في النص "التحليل الكهربائي الناري"، تم توضيح أن هذه العملية تحدث عندما يمر تيار كهربائي في مادة منصهرة (في الحالة السائلة) ، دون وجود الماء ، وبهذه الطريقة ، يستقبل الكاتيون الإلكترونات ويتبرع الأنيون بالإلكترونات ، بحيث يكون لكلاهما شحنة كهربائية تساوي الصفر والطاقة المتراكمة.
لفهم كيفية حدوث التحليل الكهربائي البركاني بشكل أفضل ، دعنا نفكر في أحد أهم الأمثلة على هذا النوع من العمليات ، التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم أو ملح الطعام (NaCl).
يتكون كلوريد الصوديوم في الطبيعة من خلال انتقال الإلكترون من الصوديوم (Na) إلى الكلور (Cl) ، وفقًا للتفاعل أدناه:
2 نا (ق) + 1 كلوريد2(ز) → 2NaCl (ق)
هذه العملية تلقائية ، لكن العملية العكسية لهذا التفاعل ليست تلقائية ، أي إنتاج غاز الكلور (Cl2(ز) - الشكل أدناه) والصوديوم المعدني (Na (s)) لا يحدث في الطبيعة. إذا أردنا أن يحدث هذا ، فسيتعين علينا بدء العملية.
يمكن القيام بذلك عن طريق التحليل الكهربائي البركاني. يسخن الملح إلى درجة حرارة أعلى من 800.4 درجة مئوية ، وهي نقطة انصهاره ؛ وبهذه الطريقة يندمج ، منتقلًا من صلب إلى سائل. في هذه الحالة الفيزيائية ، أيونات الصوديوم الخاصة بك+ و Cl- حر.
ثم يتم وضع الملح المصهور في وعاء ، ووعاء التحليل الكهربائي ، ويتم غمس قطبين من البلاتين أو الجرافيت الخامل في كلوريد الصوديوم. ترتبط هذه الأقطاب بمصدر يولد تيارًا كهربائيًا مباشرًا ، مثل بطارية أو خلية.
مع مرور التيار الكهربائي يحدث ما يلي:
- يقوم القطب السالب للبطارية أو الخلية بتزويد الإلكترونات بأحد الأقطاب ، والذي يصبح القطب السالب ؛
- كاثود: يستقبل الإلكترونات من الخلية ويصبح القطب السالب ، ويجذب الكاتيونات Na+، لأن الرسوم المعاكسة تجتذب. تستقبل هذه الأيونات الإلكترونات من القطب (الكاثود) ويحدث اختزالها ، مكونًا الصوديوم المعدني:
تخفيض:في+(ℓ) + و- → في(س)
يتم ترسيب الصوديوم المعدني أعلى القطب الكهربائي ويتم إرساله إلى خزان.
- الأنود: تصبح مشحونة إيجابيا ، وجذب الأنيونات الكلور- (لهذا يسمى الأنود). تفقد هذه الأيونات إلكتروناتها عندما تتلامس مع الأنود ، وبالتالي فإنها تخضع للأكسدة ، مكونة ذرات الكلور ، والتي تتحد فورًا اثنين إلى اثنين لتكوين غاز الكلور:
أكسدة:2 سل-(ℓ) → 2 و- + 1 سل2(ز)
يتدفق هذا الغاز حول الأنود ويتم تجميعه بواسطة أنبوب زجاجي يتكيف مع النظام.
وبالتالي ، فإن رد الفعل الكلي الذي يحدث في هذه الحالة يعطى من خلال:
الكاثود: 2Na+(ℓ) + 2 هـ- → 2Na(س)
الأنود: 2Cl-(ℓ) → 2 و- + 1 سل2(ز) ____________
رد الفعل العالمي: 2Na+(ℓ) + 2 سل-(ℓ) → 2Na(س) + 1 سل2(ز)
جانب آخر مهم يجب أن تكون على دراية به ، والذي تم تسليط الضوء عليه في نهاية النص المذكور (التحليل الكهربائي الناري) ، وهو التحليل الكهربائي يحدث ، يجب أن يكون للخلية أو البطارية المستخدمة لتوليد التيار الكهربائي ddp (فرق الجهد) يساوي أو أكبر من الفرق المحتمل في تفاعل.
دعونا نلقي نظرة على هذا في حالة التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم الذي نفكر فيه. لمعرفة الفرق المحتمل لهذا التفاعل ، يكفي تقليل احتمالية الاختزال القياسية للكاثود بواسطة الأنود. هذا موضح في النص. الفرق المحتمل للبطارية .
من خلال جدول إمكانات التخفيض القياسية (E.0أحمر) ، نعلم أن:
في+(ℓ) + و- → في(س) و0أحمر = -2.71
2 سل-(ℓ) → 2 و- + 1 سل2(ز) و0أحمر = +1.36
الآن ، ما عليك سوى تقليل هذه القيم لمعرفة الفرق المحتمل للتفاعل العالمي:
∆ و0 = و0أحمر (كاثود) - و0الأحمر (الأنود)
∆ و0 = -2,71 – (+ 1,36)
∆ و0 = - 4.07 فولت
لذلك ، هذا يعني أن الخلية أو البطارية التي سيتم استخدامها يجب أن يكون لها جهد يساوي أو يزيد عن 4.07 فولت لإجراء التحليل الكهربائي البركاني لكلوريد الصوديوم.
تشير القيمة السالبة فقط إلى أنها عملية غير عفوية.. في حالة البطاريات ، وهي عملية تلقائية ، فإن قيمة القوة الدافعة الكهربائية (∆E0) يعطي دائمًا إيجابيًا.
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm
