التحليل الكهربائي هو عملية استخدام التيار الكهربائي للحث على تفاعل كيميائي. يكون التفاعل الكيميائي المعني عادةً تفاعل أكسدة اختزال ، حيث تتبادل الذرات الإلكترونات وتغير حالات الأكسدة. يمكن استخدام هذه العملية لإنتاج المواد الصلبة المعدنية ، وهو أمر مفيد للطلاء بالكهرباء وتنقية المعادن المختلفة.
الإعداد الأساسي للتحليل الكهربائي
يتطلب التحليل الكهربائي قطبين مشحونين بشكل معاكس ، يسمى الكاثود والأنود. الكاثود مشحون سلبًا ؛ إنه موقع اختزال الأيونات الموجبة. الأنود مشحون إيجابيا ؛ إنه موقع أكسدة الأيونات السالبة. في خلية التحليل الكهربائي ، يتم توصيل هذين القطبين بمصدر طاقة خارجي. تكتمل الدائرة عادة بمحلول ملح يسمى بالكهرباء. عند إنتاج المعدن من خلال التحليل الكهربائي ، تتشكل طبقة من المعدن على القطب السالب.
طبيعة رد الفعل
في تفاعل الأكسدة والاختزال ، يتبادل عنصران مختلفان الإلكترونات. في عملية التحليل الكهربائي ، يظهر معدن صلب أو مصهور عندما يكتسب أيون معدني موجب الشحنة إلكترونات بحيث يكون له شحنة متعادلة. توجد أيونات المعادن الموجبة في المحلول الإلكتروليتي. يمكن أن تشكل معدنًا صلبًا أو مصهورًا على الكاثود عند تطبيق التيار الكهربائي على الجهاز. على سبيل المثال ، في التنقية الإلكتروليتية للألمنيوم ، سيتم تقليل أيونات الألومنيوم من الإلكتروليت عند الكاثود ، مما يؤدي إلى تشكيل ألومنيوم نقي جدًا.
تطبيق الكهرباء
من أجل إنتاج المعدن ، يجب استخدام جهد كهربائي. في عملية التحليل الكهربائي ، يأتي تدفق الإلكترونات هذا عادةً من تيار تيار مستمر خارجي. بمجرد تطبيق التيار الكهربائي ، ستتحرك الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية ، وستتحرك الأيونات الموجبة في الإلكتروليت. ثم يمكن أن يخضع الكاثود لعملية اختزال بهذه الإلكترونات والأيونات لتكوين معدن.
نقطة نهاية الطلاء الكهربائي
عملية الطلاء الكهربائي محدودة بكمية أيونات المعادن الموجبة في محلول التحليل الكهربائي. بمجرد استخدام كل هذه الأيونات ، لن يكون للتفاعل أي طريقة للاستمرار. وبالتالي ، لن يتشكل المزيد من المعدن. من أجل الاستمرار في تكوين المزيد من المعدن ، يجب إضافة المزيد من أيونات المعادن الموجبة إلى محلول التحليل الكهربائي.