العلوم الفيزيائية — التحليل الكهربائي للماء: مبدأ وتطبيقات — الرابعة متوسط — المنهاج الجزائري

العلوم الفيزيائية — التحليل الكهربائي للماء: مبدأ وتطبيقات — الرابعة متوسط — المنهاج الجزائري

التحليل الكهربائي هو عملية كيميائية تستخدم التيار الكهربائي لتحليل المركبات إلى عناصرها المكونة. تحليل الماء هو المثال الأكثر شهرة.

مبدأ التحليل الكهربائي للماء

عند تمرير تيار كهربائي في الماء (مع إضافة كمية صغيرة من حمض أو ملح لزيادة التوصيلية)، يتحلل الماء إلى عنصريه:
عند المهبط (الكاثود – القطب السالب): 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ (ينطلق غاز الهيدروجين).
عند المصعد (الأنود – القطب الموجب): 2H₂O – 4e⁻ → O₂ + 4H⁺ (ينطلق غاز الأكسجين).
المعادلة الإجمالية: 2H₂O → 2H₂ + O₂ (تحت تأثير الطاقة الكهربائية).

ملاحظات هامة

• حجم الهيدروجين المتصاعد ضعف حجم الأكسجين (H₂O → 2H₂ + O₂).
• الماء نقي غير موصل للكهرباء، لذلك يضاف إليه كهرل (مثل H₂SO₄ أو NaOH).
• يحتاج التحليل إلى طاقة كهربائية أكثر من الطاقة الناتجة عن حرق الهيدروجين.

تطبيقات التحليل الكهربائي

• إنتاج الهيدروجين كوقود نظيف (الهيدروجين الأخضر).
• طلاء المعادن (Electroplating): طلاء معدن بآخر، مثل طلاء المجوهرات بالذهب أو الفضة.
• استخراج الألومنيوم: تحليل البوكسيت.
• تنقية النحاس: الحصول على نحاس نقي.

تمارين

1. اكتب معادلة التحليل الكهربائي للماء.
2. إذا تصاعد 60 mL من الأكسجين، فما حجم الهيدروجين المتصاعد؟
3. لماذا لا يوصل الماء النقي التيار الكهربائي؟ وكيف نجعله موصلاً؟

روابط مفيدة

اقرأ أيضاً: الاحتراق: أنواعه وشروطه و الذرة: نموذج رذرفورد وبور.