ما هو التحليل الكهربائي وما هي وظيفته الأساسية

يُقصد بالتحليل الكهربائي العملية التي يتم فيها تمرير تيار كهربائي خلائل وسط سائل مُحدثاُ تفاعلاً كيميائياً، هدفه الأساسي ترسيب وتنقية الفلزات. 

1- يتم وضع قضيبان موصلان كهربائيان في وعاء من 

سائل إلكتروليتي قادر على حمل التيار وإكماله، وتسمّى هذه الوحدة مجتمعة بخلية التحليل الكهربائي، وعلى سبيل المثال أحد الموصلات من الغرافيت والآخر من فلز آخر يتم وضعهما في الماء المحتوي على كلوريد الصوديوم أو مضافاً إليه ملح الطعام.

2- يوصل كل من القضيبان بأطراف بطارية ومولد للتيار مستمر بواسطة أسلاك، حيث يسمّى القطب (القضيب) الكهربائي الموصل إلى قطب البطارية السالب بالكاثود، وهو الذي يحمل الإلكترونات إلى خلية التحليل الكهربائي من البطارية.

3- يسمّى القطب (القضيب) الكهربائي الموصل إلى قطب البطارية الموجب بالأنود، وهو الذي يحمل الإلكترونات إلى البطارية من خلية التحليل الكهربائي.

4- عند بدء سريان التيار الكهربائي وبعد إتمام التوصيل اللازم في خلية التحليل الكهربائي يحصل تغيرات كيميائية عند سطح كلا القطبين الكهربائيين، فالسائل المتواجد حول الكاثود يتحد مع الإلكترونات القادمة من البطارية، وتسمى هذه العملية بالاختزال، في حين يفقد السائل عند الأنود الإلكترونات صاعدةً عبر القضيب الكهربائي، وتسمَى هذه العملية بالأكسدة.

5- في عملية التحليل الكهربائي المحتوي على الماء السائل كوسيط إلكتروليتي يتم اختزال الماء عن الكاثود إلى هيدروجين متحدِّاً مع الإلكترونات، بينما يفقد الماء الإلكترونات متحوِّلاً إلى الأكسجين عند الأنود، ويكون حجم الهيدروجين الناتج ضعف حجم الأكسجين، نظراً للتركيب الكيميائي الذي تتمثل به ذرات الماء بعنصري هيروجين وعنصر أكسجين في الذرة الواحدة.

6- عند استعمال محاليل كهربائية حاوية على أيونات (ذرات مشحونة) بدلاً من الماء في خلية التحليل الكهربائي فإن الفلز يُختزل عند قطب الكاثود منتجاً ترسيباً من الفلز نفسه، كترسيب النحاس والذهب والفضّة، الأمر الذي يؤدي إلى طلاء الكاثود بالفلز. 

1- يتم استخراج المعادن التي تتواجد في الطبيعة مع شوائب أخرى باستخدام التحليل الكهربائي، حيث يمثّل المعدن الشائب المصعد والمعدن النقي المهبط، على أن يتم استبدال الأخير بعد تجمع المعدن عليه من المعادن والمخلوط الشائب.
فمثلاً يتواجد النحاس في الطبيعة بنسبة نقاوة تتراوح بين 98% إلى 99%، علماً بأن الحد الأدنى لنقاوة النحاس هي 99.92%، لذلك يتم استخدام التحليل الكهربائي من أجل تنقيته وذلك باستخدام محلول كبريتات النحاس كوسط ناقل، وكذلك الأمر بالنسبة لبقية المعادن كالذهب والزنك وغيرهم.

2- من خلال التحليل الكهربائي يتم إنتاج العديد من المواد الكيميائية مثل هيدروكسيد الصوديوم المعروف باسم الصودا الكاوية، إضافة إلى الكلور وبرمنغنات البوتاسيوم والألمنيوم وغيرهم من المواد التي يتم استخراجها من التحليل الكهربائي. 

3- يمكن من خلال التحليل الكهربائي طلاء المعادن الرخيصة وتغطيتها بمعادن ثقيلة أخرى، وذلك من أجل زيادة جماليتها وحمايتها من الصدأ والتآكل أو بغرض إصلاحها. 

تتم هذه العملية بوضع الجسم المُراد طليه في مكان المهبط ضمن خلية التحليل الكهربائي وذلك بعد تنظيفه جيداً، ويوضع المعدن المُراد الطلاب به كوسيط ناقل في خلية التحليل الكهربائي، على أن يكون المهبط محاطاً بمجموعة جيّدة من المصاعد أو تدويره بشكل سريع، وذلك من أجل الحصول على طلاء متساوي في جميع الجهات. 

4- من خلال التحليل الكهربائي يتم تشكيل العملات المعدنية والميداليات والنقوش، وتسمّى عملية الإنتاج تلك بالطباعة الكهربائية. 

حيث يتم إنتاج قالب من الشمع يماثل الشكل المُراد الحصول عليه وتغطية القالب بمسحوق الجرافيت ليتم استخدامه كوسيط ناقل وبعد ذلك كمهبط في خلية التحليل الكهربائي نفسها، وبعد تمرير التيار الكهربائي والحصول على سماكة الشكل المطلوب يتم إخراج الجسم وإذابة الشمع المحيط بالغلاف المعدني الناتج، وبذلك يتم الحصول على شكل الجسم المطلوب. 

5- يتم استعمال التحليل الكهربائي في تحليل الماء واستخراج الهيدروجين المتكوّن منه، وذلك لأهمية الهيروجين في إنتاج الطاقة المتمثلة بالحرق دون إصدار أي ملوثات، بخلاف الوقود الأحفوري القليل الوفرة وذي التكلفة العالية.