الخلية الإلكتروليتية
تمتاز بأنها خلايا كهروكيميائية تستخدم التيار الكهربائي لإحداث تفاعل كيميائي، حيث تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال الغير العفوية، عن طريق تطبيق الجهد على الخلايا الإلكتروليتية، أجرى السير همفري ديفي، أول تحليل كهربائي في عام 1808، حيث قدم هذا التحليل تفسيراً مهماً عن كيفية عمل العناصر، وكيف تختلف عن المركبات والأيونات.
مكونات الخلايا الإلكتروليتية
المكونات الثلاثة الأساسية للخلايا الإلكتروليتية وهي:
- الكاثود؛ وهو سالب الشحنة للخلايا الإلكتروليتية.
- الأنود؛ وهو مشحون بالشحنة الموجب للخلايا الإلكتروليتية.
- المحلول الكهربائي؛ حيث يوفر المحلول الكهربائي، وسيطًا لتبادل الإلكترونات بين الكاثود والأنود.
خصائص الخلية الإلكتروليتية
تمتاز الخلية الإلكتروليتية بعدة خصائص، ومميزات منها:
الشحنة التي تحملها أقطاب الخلية الإلكتروليتية
في الخلايا الإلكتروليتية، القطب السالب مشحونًا بشحنة سالبة، بينما القطب الموجب مشحونًا بشحنة موجبة، حيث تسير وتتدفق الأيونات موجبة الشحنة نحو الكاثود، بينما تتدفق الأيونات سالبة الشحنة نحو الأنود.
آلية عمل الخلية الإلكتروليتية
عندما يتدفق تيار كهربائي خارجي، إلى كاثود الخلية الإلكتروليتية، تقوم الشحنة السالبة الناتجة على جذب الأيونات الموجبة الموجودة في المحلول الكهربائي، ينتج عنها ترسيب الأيونات موجبة الشحنة، على الكاثود. وفي الوقت نفسه، تتدفق الأيونات سالبة الشحنة نحو القطب الموجب.
تحويل الطاقة في الخلية الإلكتروليتية
الخلية الإلكتروليتية تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية، ويكون التفاعل غير تلقائي وغير عفوي.
تطبيقات المستخدمة في الخلية الإلكتروليتية
للخلية الإلكتروليتية عدة تطبيقات واستخدامات منها:
- إنتاج غاز الأكسجين، وغاز الهيدروجين من الماء، وهو التطبيق الأساسي للخلية الإلكتروليتية.
- استخراج الألمنيوم من البوكسيت.
- الطلاء الكهربائي؛ وهو عملية تكوين طبقة واقية رقيقة، من معدن معين على سطح معدن آخر.
- التكرير الكهربائي للعديد من المعادن الغير الحديدية، بمساعدة الخلايا الإلكتروليتية.
- الاستخلاص الكهربائي.
- إنتاج نحاس عالي النقاء، وزنك عالي النقاء، وألمنيوم عالي النقاء.
ما هو الفرق بين الخلية الإلكتروليتية والخلية الجلفانية؟
تمتاز الخلايا الجلفانية بعمليات الأكسدة والاختزال العفوية التلقائية، حيث تسمح بالتدفق المستمر للإلكترونات عبر الموصل، ويتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، ولكن في الخلية الإلكتروليتية، تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال، تحت تأثير مصدر خارجي، حيث يتم تحويل الكهرباء إلى طاقة كيميائية، تفاعلات الأكسدة والاختزال غير عفوية، وغير تلقائية. بالإضافة إلى الخلية الجلفانية تنتج الكهرباء بمساعدة التفاعلات الكيميائية، ولكن في الخلية الإلكتروليتية، يتم استخدام تيار كهربائي لإنتاج التفاعل الكيميائي، باستخدام مصدر خارجي.
الخلايا الجلفانية تحتوي على قطبين مختلفين مغمورين، في محاليل أيوناتها مفصولة بغشاء شبه نافذ، أو جسر ملح، بينما تتكون الخلية الإلكتروليتية، من محلول الكهربائي يتم فيه توصيل قطبين كهربائيين، بمصدر تيار مستمر. في الخلايا الجلفانية، يكون الأنود هو القطب السالب، والكاثود هو القطب الموجب، يحدث العكس في الخلايا الإلكتروليتية. في الخلية الجلفانية، يحدث تفاعل الأكسدة عند القطب الموجب، ولكن في القطب السالب، يحدث تفاعل الاختزال .
