أسئلة: التفاعلات عند الأقطاب الكهربائية (1)

الإجابة الصحيحة: التحليل الكهربائي

التحليل الكهربائي هو عملية تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية لدفع تفاعلات غير تلقائية.

الإجابة الصحيحة: أكسدة أيونات اليوديد

في وجود أيونات الهاليد مثل $I^-،$ تتأكسد هي أولًا عند الأنود الخامل.

الإجابة الصحيحة: تتأكسد ذرات القطب نفسه وتذوب

القطب الفلزي غير الخامل يشارك في التفاعل بالأكسدة والذوبان في المحلول.

الإجابة الصحيحة: تصاعد غاز الهيدروجين

إذا كانت أيونات الفلز أعلى نشاطًا من الهيدروجين، يختزل الماء ويتصاعد غاز الهيدروجين بدلًا منها.

الإجابة الصحيحة: يسمح بمرور الأيونات الموجبة فقط

الغشاء الكاتيوني يسمح فقط بمرور الكاتيونات مثل $Na^+$ نحو غرفة الكاثود.

الإجابة الصحيحة: أكسدة أيونات الهيدروكسيد

في المحاليل القاعدية، تكون أيونات $OH^-$ هي التي تتأكسد عند الأنود الخامل.

الإجابة الصحيحة: هيدروجين وهيدروكسيد صوديوم وكلور

يتصاعد الكلور عند الأنود، والهيدروجين عند الكاثود، ويتكون هيدروكسيد الصوديوم في غرفة الكاثود.

الإجابة الصحيحة: الماء

في المحلول الحمضي أو المتعادل (مع غياب الهاليدات)، يتأكسد الماء عند الأنود الخامل.

الإجابة الصحيحة: $Cu^{2+}$

النحاس أقل نشاطًا من الهيدروجين، لذا تختزل أيوناته وتترسب كفلز.

الإجابة الصحيحة: يزداد

تنتقل أيونات $Na^+$ عبر الغشاء الكاتيوني إلى غرفة الكاثود، مما يزيد من تركيزها هناك.

الإجابة الصحيحة: $Ag^+ + e^- \rightarrow Ag$

اختزال أيونات الفضة يتطلب اكتساب إلكترون واحد لكل أيون.

الإجابة الصحيحة: يستخدم طاقة كهربائية لإحداث تفاعل غير تلقائي

التحليل الكهربائي هو عملية غير تلقائية تُدفع بواسطة مصدر طاقة خارجي.

الإجابة الصحيحة: غاز الأكسجين

الأنود خامل والأيون السالب $\text{SO}_4^{2-}$ لا يتأكسد، فيتأكسد الماء: $2\text{H}_2\text{O}\rightarrow\text{O}_2+4\text{H}^{+}+4e^{-}$. النحاس يترسب عند الكاثود.

الإجابة الصحيحة: سالب في الجلفانية وموجب في التحليلية

في الخليتين تحدث الأكسدة عند الأنود، لكنه في التحليل الكهربائي متصل بالقطب الموجب للمصدر الخارجي.

الإجابة الصحيحة: يصبح حمضيًّا تدريجيًّا

تتكون أيونات $\text{H}^{+}$ عند الأنود من أكسدة الماء بينما تُستهلك أيونات $\text{Cu}^{2+}$، فيزداد تركيز الحمض.

لأن الصوديوم فلز نشط جدًا (أعلى نشاطًا من الهيدروجين)، لذا فإن الماء يُختزل عند الكاثود ويتصاعد غاز الهيدروجين بدلًا من اختزال أيونات الصوديوم.

الأنود: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$، الكاثود: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$

هو غشاء يسمح بمرور الكاتيونات (الأيونات الموجبة) فقط. يساهم في النقاء لأنه يمنع اختلاط أيونات الكلوريد السالبة أو نواتج الأنود مع نواتج الكاثود، مما يضمن الحصول على $NaOH$ بتركيز عالٍ ونقاء مرتفع.

في المحلول الحمضي يتأكسد الماء ليعطي أكسجين وأيونات هيدروجين ($2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-$). في المحلول القاعدي تتأكسد أيونات الهيدروكسيد لتعطي أكسجين وماء ($4OH^- \rightarrow O_2 + 2H_2O + 4e^-$).

بما أن القطب من النحاس (فلز غير خامل)، فإن ذرات القطب ستتأكسد وتذوب في المحلول كأيونات $Cu^{2+}$، مما يؤدي إلى تآكل القطب ونقص كتلته بمرور الوقت.

القطب الخامل لا يشارك في التفاعل بل يعمل كسطح للأكسدة (للماء أو الأيونات)، بينما القطب الفلزي غير الخامل يشارك فعليًا في التفاعل حيث تتأكسد ذرات القطب نفسه وتذوب في المحلول.