تطبيقات على التحليل الكهربائي - بيوتات الكيمياء التعليمية

 
 

اخر المواضيع : الموضوع : تسمية الالكينات ......درس تطبيقي اتمنى ان ينال اعجابكم   ( الكاتب : alumina     الزيارات : 6676     الردود : 19 )         الموضوع : أكسدة واختزال   ( الكاتب : alumina     الزيارات : 1075     الردود : 6 )         الموضوع : برنامج لتحميل الملفات Internet download manager 6.03 كامل 2011 + الكراك   ( الكاتب : أم تالا     الزيارات : 5172     الردود : 9 )         الموضوع : تفضلوا نماذج *اختبارات العملي* للصف الثاني الفصل الثاني 1433   ( الكاتب : أم تالا     الزيارات : 4380     الردود : 29 )         الموضوع : اختبار دوري3 الفصل 3 كيمياء الصف الثالث المنهج المطور   ( الكاتب : أم تالا     الزيارات : 1021     الردود : 7 )         الموضوع : سؤال: من اكثر قطبية الفركتوز او الجلوكوز ولماذا   ( الكاتب : كيميائي وليد     الزيارات : 15     الردود : 0 )         الموضوع : معزوفة اعجبتني   ( الكاتب : أثير الصمت     الزيارات : 17     الردود : 0 )         الموضوع : مساعدة في " يوبيكونيون "   ( الكاتب : محب الأقصى     الزيارات : 30     الردود : 1 )         الموضوع : أريد افكار لدرس المتشكلات الهيدروكربونية ...   ( الكاتب : صآفي الحربي     الزيارات : 37     الردود : 0 )         الموضوع : متشكــلات الألكـــانــات >>>>> " فـــلااااش "   ( الكاتب : صآفي الحربي     الزيارات : 3706     الردود : 5 )         
عودة   بيوتات الكيمياء التعليمية > ... > الكيمياء الكهربية والطاقة

عدد الضغطات : 9,462
إضافة رد
 
أدوات الموضوع
  #1   -->
قديم 19-05-2008, 12:00 AM
kaiyali kaiyali غير متصل
مشرف بيت الأسئلة وكيمياء المرحلة الجامعية
 
تاريخ الانتساب: 01 2004
المكان: kuwait
مشاركات: 1,578
kaiyali على طريق التميز و النجاح
افتراضي تطبيقات على التحليل الكهربائي

في المصهور :
التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الصوديوم :
تحضير الصوديوم في الصناعة (خلية داونز):

نظراً لتعذر تحضير الصوديوم من مركباته بالاختزال بالعوامل المختزلة أو بالتحليل الكهربائي لمحلول احد مركباته وذلك لانخفاض جهد اختزاله القطبي (-2.77 V ) .
فيحضر بالتحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الصوديوم ( الخام الأكثر توفرا والأرخص قيمة لفلز الصوديوم .
درجة انصهار كلوريد الصوديوم حوالي 800 درجة مئوية . فيضاف كلوريد الكالسيوم أو كربونات الصوديوم كمادة تعمل على خفض درجة الانصهار . فينصهر الخليط عند 600 درجة مئوية .
وتستخدم في الصناعة خلية داونز Down's Cell
التي تستخدم الجرافيت انودا واسطوانة من الحديد ( كاثودا) محاطة بشبكة معدنية .
عند انصهار كلوريد الصوديوم فإنه يتفكك إلى كاتيونات وأنيونات حرة الحركة:
عند الانود توجد أنيونات الكلوريد وتحدث له أكسدة حيت تتحول إلى ذرات الكلور لينطلق على شكل جزيئات من غاز الكلور Cl2:
وعند الكاثود توجد كاتيونات الصوديوم وتحدت له عملية الاختزال فتتحول إلى ذرات الصوديوم التي تطفو على سطح المصهور وبوجود الشبكة المعدنية التي تمنعه من الانتشار فيجمع بسحبه إلى الخارج ووضعه في أوعية خاصة:
ويكون التفاعل الكلي:
التحليل الكهربائي لمصهور أكسيد الألومنيوم :
تحضير الألومنيوم في الصناعة :
يحضر الألومنيوم في الصناعة بالتحليل الكهربائي للبوكسيت ( الخام الذي يحتوي على أكسيد الألومنيوم Al2O3) المذاب في الكريوليت ) الخام الذي يتكون من فلوريد الألومنيوم و فلوريد الصوديوم Na3AlF3 ) والذي يعمل على خفض درجة انصهار الألومينا( أكسيد الألومنيوم النقي ) من 2000°س إلى 1000°س تقريبا . وتتم هذه العملية في خلية تحليل كهربائي بطريقة شارلز هول التي تستخدم أقطاب من الجرافيت كانود ) القطب الموجب ( والوعاء يكون الكاثود )القطب السالب (.
عند الانود: ( أقطاب من الجرافيت) تتأكسد أنيونات الأكسيد إلى أوكسجين يتفاعل مع مادة القطب الجرافيت مكونا ثاني أكسيد الكربون وبالتالي لا بد من تجديد القطب بعد فترة من الاستخدام .


عند الكاثود : تختزل كاتيونات الألومنيوم لتكون فلز الألومنيوم على شكل مصهور:
ويكون التفاعل الكلي :

بعض التطبيقات العملية للتحليل الكهربائي في المحاليل الالكتروليتية :
1- تحضير هيدروكسيد الصوديوم بالتحليل الكهربائي لمحلول مشبع من كلوريد الصوديوم باستخدام أقطاب من الجرافيت :
إن قابلية ذوبان كلوريد الصوديوم في الماء تساوي 36.6 جم/ 100 جم ماء عند 30°س . فإن ذلك يعني أن تركيز المحلول المشبع من كلوريد الصوديوم يساوي 6.2 مول/لتر تقريبا.

عند ذوبان كلوريد الصوديوم في الماء فإنه يتفكك كما في المعادلة :
عند الكاثود: ( القطب السالب) توجد كاتيونات الصوديوم +Na وجهد الاختزال القطبي لها -2.74 فولت و الماء H2O وجهد الاختزال القطبي للماء في المحاليل المتعادلة -0.41 فولت .
فإن الاختزال يحدث للماء لأنه أسهل في الاختزال من كاتيونات الصوديوم ( الماء أكثر ميلا لاكتساب الالكترونات وذلك من قيم جهد الاختزال).
عند الانود: ( القطب الموجب ) توجد أنيونات الكلوريد -Cl وجهد الاختزال لأنيونات الكلوريد في المحلول المشبع حوالي 1.3 فولت . وكذلك يوجد الماء وجهد اختزال أكسدة الماء في الوسط المتعادل تساوي 0.815 فولت تقريبا .
فمن المتوقع أن الأكسدة تحدث للماء لأن جهد اختزاله أقل ، ولكن ما يحدث عمليا هو أن أنيونات الكلوريد (-Cl ) هي
التي تتأكسد ويتصاعد غاز الكلور عند الانود. ويرجع ذلك إلى أن الأكسجين يستقطب على قطب الجرافيت ، ويتطلب ذلك رفع فرق الجهد حتى يمكن أكسدة الماء ، وهذه الزيادة تؤدي إلى رفع الجهد اللازم لأكسدة الماء( يسمى مقدار الجهد الزائد عن القيمة المتوقعة ب Over voltage) بحيث يصبح أكبر من الجهد اللازم لأكسدة الكلوريد ، لذا يتأكسد الكلوريد أولاً ويتصاعد غاز الكلور .
والنتيجة :
محصلة التحليل الكهربائي للمحلول المائي المركز لكلوريد الصوديوم باستخدام قطبين من الجرافيت هي :
أ – تصاعد غاز الكلور عند الانود .
ب – تصاعد غاز الهيدروجين عند الكاثود .
ج – يصبح المحلول قلوي بسبب زيادة تركيز أنيونات الهيدروكسيد وتكون هيدروكسيد الصوديوم حول الكاثود وانتشاره في المحلول، ولهذا تزداد قيمة pH له .
من عيوب هذه الطريقة أنه لا يمكن الحصول على هيدروكسيد الصوديوم بصورة نقية لاختلاطه مع كلوريد الصوديوم، ولتكون مواد أخرى في المحلول مثل هيبوكلوريت الصوديوم ( NaClO ) .
وللحصول على هيدروكسيد الصوديوم في الصناعة بصورة نقية جدا ، يتم استبدال الخلية السابقة بخلية الزئبق ( Mercury cell ) وتتكون خلية الزئبق ، من أنود من الجرافيت ، وكاثود من الزئبق السائل الموضوع في قاع الخلية . وعند مرور التيار المستمر في الخلية يحدث ما يلي :
أ - عند الانود( قطب من الجرافيت ) :
يتصاعد غاز الكلور كما حدث في الخلية السابقة:
ب - عند الكاثود ( الزئبق ) :

توجد الأنواع التالية +H2O (ℓ) ، Na ، والتفاعلات المحتملة هي :


وعند استخدام كاثود الزئبق بدلا من كاثود الكربون:
يحدث ما يلي :
1- تختزل كاتيونات الصوديوم إلى ذرات الصوديوم بدلا من اختزال الماء ، ويرجع ذلك إلى أن :
الزئبق يُكَون مع الصوديوم سبيكة مستقرة طاردة للحرارة تسمى ملغم الصوديوم (Sodium amalgam ).
ولتكوين هذه السبيكة ، يعمل قطب الزئبق على رَفْع جهد اختزال الصوديوم من - 2.71 V إلى - 1.00 V ، وفي نفس الوقت يُخْفِضْ جهد الاختزال الماء من - 0.41 V إلى - 1.10 V ، وبذلك تختزل كاتيونات الصوديوم إلى ذرات صوديوم ، حيث تذوب في الزئبق مكونة الملغم . وهذه السبيكة لا تتفاعل مع الماء طالما بقي المجال الكهربائي مؤثرا .
2- يتم دفع ملغم الصوديوم إلى وعاء أخر به ماء ، حيث يتفاعل الصوديوم الموجود في الملغم مع الماء مكونا محلول هيدروكسيد الصوديوم ، غاز الهيدروجين ، وينفصل الزئبق الذي يعاد استخدامه في الخلية مرة أخرى .
3- محصلة التحليل الكهربائي للمحلول المائي المركز لكلوريد الصوديوم باستخدام أنود من الجرافيت وكاثود من الزئبق ، ثم إذابة الملغم الناتج في الماء هي
أ – تصاعد غاز الكلور عند الانود .
ب – تصاعد غاز الهيدروجين .
ج – تكون محلول هيدروكسيد الصوديوم .

4- ينقل المحلول إلى أوان من الحديد الزهر ويتم تبخير الماء منه فنحصل على مصهور هيدروكسيد الصوديوم الذي يُتْرَكْ ليبرد فنحصل على NaOH النقي في حالة صلبة .

2-الحصول على النحاس بالتحليل الكهربائي لمحلول احد مركباته :
التحليل الكهربائي لمحلول كبريتات النحاس II باستخدام أقطاب من الجرافيت .
عند إذابة كبريتات النحاس II في الماء فإنها تتفكك :

أ- عند الأنود :
توجد الأنواع التالية H2O(l) ، SO42- ، وقطب خامل .
والتفاعلات المحتملة هي :


وحيث أن جهد الاختزال للماء عند الانود = +0.815 V ، بينما جهد اختزال الكبريتات = +2.00 V ، لهذا يتأكسد الماء أولا ، ويتصاعد غاز الأكسجين عند الانود ، ويزداد تركيز كاتيون الهيدروجين في المحلول ، مما يجعل المحلول حمضيا ، pH له أقل من 7.
ب - عند الكاثود :
توجد الأنواع التالية H2O (l) ، +Cu2 ، والتفاعلات المحتملة هي :



وحيث أن جهد الاختزال للماء عند الكاثود = - 0.41 V ، بينما جهد اختزال النحاس = + 0.34 V ، لهذا تختزل كاتيونات النحاس إلى ذرات نحاس تترسب على الكاثود ، ويقل تركيز كاتيونات النحاس ( +Cu2 ) في المحلول ، وبالتالي تقل شدة اللون الأزرق ، ويصبح لون المحلول باهت - محصلة التحليل الكهربائي للمحلول المائي كبريتات النحاس II باستخدام قطبين من الجرافيت هي :
__________________

أحمد عصام كيالي

قام بآخر تعديل kaiyali يوم 19-05-2008 في 12:08 AM.
رد مع اقتباس
  #2   -->
قديم 19-05-2008, 12:11 AM
kaiyali kaiyali غير متصل
مشرف بيت الأسئلة وكيمياء المرحلة الجامعية
 
تاريخ الانتساب: 01 2004
المكان: kuwait
مشاركات: 1,578
kaiyali على طريق التميز و النجاح
افتراضي تنقية الفلزات بالتحليل الكهربائي :

تنقية الفلزات بالتحليل الكهربائي :
لتنقية فلز بالتحليل الكهربائي تكون خلية الكتروليتية يكون فيها :
الانود ( القطب الموجب) من الفلز غير النقي
الكاثود ) القطب السالب ( سلك من الفلز النقي
الالكتروليت محلول احد أملاح الفلز المراد تنقيته
يطبق على الخلية فرق جهد اكبر من جهد التفاعل الكلي .
فعند الانود تتأكسد الشوائب التي جهود اختزالها اقل من الفلز المراد تنقيته أولا ومن ثم تتأكسد ذرات الفلز المراد تنقيته وتسقط في قاع الوعاء الشوائب التي لها جهد اختزال اكبر من جهد اختزال الفلز .
وعند الكاثود : تختزل كاتيونات الفلز المراد تنقيته لأنها الأكبر في جهد الاختزال وتتحول إلى ذرات تترسب على السلك النقي فيتم بذلك الحصول على الفلز النقي .

تنقية النحاس بالتحليل الكهربائي :
يمكن تنقية النحاس – بعد استخلاصه من خاماته - بالتحليل الكهربائي ، وذلك بتكوين خلية الكتروليتية يكون فيها النحاس المراد تنقيته هو الانود ( القطب الموجب ) ، بينما الكاثود ( القطب السالب ) عبارة عن سلك من النحاس النقي ،

والالكتروليت كبريتات النحاس ( CuSO4 ) II الذي يتفكك في المحلول كما يلي :
وعند مرور التيار الكهربائي المستمر في المحلول ، يحدث ما يلي :
أ - عند الانود :
توجد الأنواع التالية H2O ، SO42- a ، قطب من النحاس غير النقي( يحتوي قطب النحاس غير النقي على شوائب مختلفة بعضها أنشط منه من مثل فلزات Zn، Fe والتي تتأكسد إلى كاتيونات Zn2+ ، Fe2+ تظل ذائبة في المحلول ، وبعضها أقل منه نشاطا من مثل فلزات الفضة والبلاتين والذهب ، والتي تسقط من القطب نتيجة تآكله على صورة ذرات في قاع خلية التحليل .) وحيث أن جهد الاختزال القطبي للنحاس أقل منه للماء والكبريتات ، لهذا تتأكسد ذرات النحاس من القطب غير النقي وتتحول إلى كاتيونات تذوب في المحلول ، كما يلي :
ب - عند الكاثود :
توجد الأنواع التالية H2O ، Cu2+ z ، وحيث أن جهد الاختزال للماء عند الكاثود = - 0.41 V ، بينما جهد اختزال النحاس = + 0.34 V ، و كاتيونات الفلزات الأكثر نشاطا من النحاس لهذا تختزل كاتيونات النحاس إلى ذرات نحاس تترسب على الكاثود .
ونتيجة تنقية النحاس بالتحليل الكهربائي هي :
انتقال النحاس من الانود وترسبه على الكاثود ، كما يلي :
بينما تتحول شوائب الخارصين والحديد الموجودة في القطب إلى كاتيونات Zn2+ ، Fe2+ تذوب في المحلول ، أما شوائب الفضة ( Ag ) ، البلاتين ( Pt ) ، الذهب ( Au ) فتسقط على شكل ذرات في قاع خلية التحليل ، حيث تُجْمَعْ وتباع فتغطي نفقات تنقية النحاس كهربائيا، وتصل درجة نقاوة النحاس إلى 99.95 % .

الطلاء بالكهرباء :
تستخدم عمليات الطلاء بالكهرباء في النواحي العملية لأغراض كثيرة منها حماية الفلزات من التآكل ، وذلك بتغطيتها بطبقة من فلز آخر يقاوم التآكل أو للزينة .
ولطلاء فلز بفلز آخر نعمل على تكوين خلية الكتروليتية :
الانود فيها ( القطب الموجب ) من الفلز المراد الطلاء به
الكاثود( القطب السالب) من الفلز المراد طلائه .
الالكتروليت محلول أحد أملاح الفلز المراد الطلاء به ويكون على أيون متراكب لتجنب الترسب المباشر ( حصول تفاعل أكسدة للفلز المراد طلائه واختزال لكاتيونات الفلز أي حدوث تفاعل أكسدة واختزال مباشرة دون مرور تيار كهربائي مما يؤدي إلى تأكل الفلز المراد طلائه )
ويطبق فرق جهد أكبر بقليل من جهد التفاعل الكلي .
من مثل الطلاء بالفضة أو النيكل . والعملية سوف تدرس بالتفصيل في بحث الصناعات الكيميائية .
5- الحصول على بعض اللافلزات بالتحليل الكهربائي :
الحصول على الكلور وقد تمت مناقشته سابقا في التحليل الكهربائي لمحلول مشبع من كلوريد الصوديوم.

تحضير اليود بالتحليل الكهربائي :
التحليل الكهربائي لمحلول من يوديد البوتاسيوم باستخدام أقطاب خاملة من الجرافيت :
عند ذوبان يوديد البوتاسيوم في الماء يتفكك طبقا للمعادلة التالية :

يحتوي المحلول على أنيونات اليوديد، وكاتيونات البوتاسيوم بالإضافة إلى الماء ، وقطبي الجرافيت أو البلاتين ( أقطاب خاملة ) . وعند مرور التيار الكهربائي المستمر في المحلول تتجه الأيونات نحو الأقطاب المخالفة لها في الشحنة ، حيث يحدث ما يلي :

أ - عند الانود :
توجد الأنواع أنيونات اليوديد والماء، قطب خامل، والتفاعلات المحتملة هي :

وحيث أن جهد الاختزال للماء عند الانود= + 0.815 V بينما جهد اختزال اليود= + 0.54 V لهذا تتأكسد أنيونات اليوديد (I- ) لأن جهد اختزال اليود أقل من جهد اختزال الماء، ويتكون اليود في المحلول حول الانود ( ملاحظة يتم الكشف عن اليود بواسطة محلول النشا حيث يتلون باللون الأزرق الغامق ( الكحلي) ).

ب - عند الكاثود :
توجد الأنواع التالية+ H2O(ℓ) ، K . والتفاعلات المحتملة هي :



وحيث أن جهد الاختزال للماء عند الكاثود= - 0.41 V بينما جهد اختزال البوتاسيوم= - 2.92 V لذا يختزل الماء لأن جهد اختزاله أكبر، ويتصاعد غاز الهيدروجين حول الكاثود، ويزداد تركيز أنيون الهيدروكسيد، مما يجعل المحلول قلويا، pH له أكبر من 7 (ويمكن التأكد من ذلك باستخدام دليل الفينولفثالين ) .
- محصلة التحليل الكهربائي للمحلول المائي ليوديد البوتاسيوم باستخدام قطبين من الجرافيت أو البلاتين هي :
أ – تكون اليود حول الانود وانتشاره في المحلول الذي يفصل عنه للحصول على اليود النقي .
ب – تصاعد غاز الهيدروجين عند الكاثود .
ج – يصبح المحلول قلوي بسبب زيادة تركيز أنيونات الهيدروكسيد وتكون هيدروكسيد البوتاسيوم حول الكاثود وانتشاره في المحلول ، ولهذا تزداد قيمة pH له .
__________________

أحمد عصام كيالي

قام بآخر تعديل kaiyali يوم 19-05-2008 في 12:50 AM.
رد مع اقتباس
  #3   -->
قديم 04-03-2013, 11:27 PM
مرفأ الوفاءءءء مرفأ الوفاءءءء غير متصل
عزيز وغالي
 
تاريخ الانتساب: 09 2011
مشاركات: 6
مرفأ الوفاءءءء على طريق التميز و النجاح
افتراضي

شكرا يا اخي العزيز على مجهوداتك
وحبيت اثري الموضوع بإضافة فلاشات لهذه التطبيقات
تقبل مروري وشكرا
الفلاشات
خلية التحليل الكهربائي
http://arabsh.com/flashs/0e30434c63f...ربائي-swf.html
الطلاء الفلزي
http://arabsh.com/flashs/0e30434c63f...لفلزي-swf.html
تنقية الفلزات
http://arabsh.com/flashs/0e30434c63f...فلزات-swf.html
انتاج الالومنيوم
http://arabsh.com/flashs/0e30434c63f...rollt-swf.html



واسأل الله ان ينفعنا بها جميعا
رد مع اقتباس
إضافة رد


زوار هذا الموضوع الآن : 1 (0 عضو و 1 ضيف)
 
أدوات الموضوع

ضوابط المشاركة
غير مصرّح لك بنشر موضوع جديد
غير مصرّح لك بنشر ردود
غير مصرّح لك برفع مرفقات
غير مصرّح لك بتعديل مشاركاتك

وسوم vB : نشيط
كود [IMG] : نشيط
كود هتمل : خامل

الانتقال السريع


التوقيت حسب جرينتش +3. الساعة الآن 03:55 AM.


Powered by: vBulletin® Version 3.8.7 Copyright ©2000-2014, Jelsoft Enterprises Ltd.
Translated By vBulletin®Club©2002-2014
Ads Management Version 3.0.1 by Saeed Al-Atwi