تطبيقات التحليل الكهربائي والترسيب الكهربائي والتشكيل الكهربائي والتنقية الكهربائية

تطبيقات التحليل الكهربائي

التنقية الكهربائية للمعادن

تُستخدم عملية التنقية الكهربائية للمعادن لاستخراج الشوائب من المعادن الخام. في هذه العملية، يتم استخدام كتلة من المعدن الخام كقطب موجب، وملح مخفف من ذلك المعدن كمحلول كهربي، وألواح من ذلك المعدن النقي كقطب سالب.

التنقية الكهربائية للنحاس

لفهم عملية التنقية الكهربائية للمعادن، سنناقش مثالاً على التنقية الكهربائية للنحاس. يتم استخراج النحاس من خامه، ويعرف باسم نحاس الفقاقيع، وهو نقي بنسبة 98 إلى 99% ولكنه يمكن بسهولة أن يصبح نقيًا بنسبة تصل إلى 99.95% للأغراض الكهربائية عن طريق عملية التنقية الكهربائية.

في هذه عملية التحليل الكهربائي، نستخدم كتلة من النحاس غير النقي كقطب موجب أو كهرباء موجبة، ومحلول كبريتات النحاس مع حمض الكبريتيك كمحلول كهربي، وألواح من النحاس النقي مغطاة بالجرافيت كقطب سالب أو كهرباء سالبة.
ينقسم كبريتات النحاس إلى أيونات النحاس الموجبة (Cu+ +) وأيونات الكبريتات السالبة (SO4 − −). ستتحرك الأيونات الموجبة للنحاس (Cu+ +) أو الكاتيونات نحو القطب السالب المصنوع من النحاس النقي حيث تأخذ الإلكترونات من القطب السالب، وتتحول إلى ذرات النحاس وتترسب على سطح الجرافيت للقطب السالب.

من ناحية أخرى، ستتحرك الأيونات السالبة SO4 − − نحو القطب الموجب أو القطب الموجب حيث ستستقبل الإلكترونات من القطب الموجب وتصبح راديكالية SO4 ولكن بما أن الراديكالية SO4 لا يمكنها الوجود بمفردها، فستهاجم النحاس في القطب الموجب وتشكل CuSO4. سيذوب هذا CuSO4 ثم ينقسم في المحلول إلى أيونات النحاس الموجبة (Cu+ +) وأيونات الكبريتات السالبة (SO4 − −). ستتحرك هذه الأيونات الموجبة للنحاس (Cu+ +) نحو القطب السالب حيث تأخذ الإلكترونات من القطب السالب، وتتحول إلى ذرات النحاس وتترسب على سطح الجرافيت للقطب السالب. بهذه الطريقة، سيتم نقل النحاس من الخام غير النقي وإيداعه على سطح الجرافيت للقطب السالب.

يتم أيضًا دمج الشوائب المعدنية للقطب الموجب مع SO4، مما يشكل كبريتات معدنية وتذوب في محلول الكهربي. الشوائب مثل الفضة والذهب، والتي لا تتأثر بمحلول حمض الكبريتيك وكبريتات النحاس، ستستقر كطين القطب الموجب. في فترات منتظمة من التنقية الكهربائية للنحاس، يتم إزالة النحاس المترسب من القطب السالب والقطب الموجب وتعويضه بكتلة جديدة من النحاس الخام.
ملاحظة :- في عملية التنقية الكهربائية للمعادن أو التنقية الكهربائية البسيطة، يتم طلاء القطب السالب بالجرافيت حتى يمكن إزالته بسهولة. هذه واحدة من التطبيقات الشائعة جدًا للتحليل الكهربائي.

الطلاء الكهربائي

عملية الطلاء الكهربائي هي نفس عملية التنقية الكهربائية من الناحية النظرية - الفرق الوحيد هو أنه بدلاً من القطب السالب المطلي بالجرافيت، يجب وضع كائن عليه سيتم الطلاء الكهربائي. لنأخذ مثالًا على مفتاح من البرونز الذي سيتم طلاؤه بالنحاس باستخدام الطلاء الكهربائي بالنحاس.

الطلاء الكهربائي بالنحاس

لقد ذكرنا بالفعل أن كبريتات النحاس تنقسم إلى أيونات النحاس الموجبة (Cu+ +) وأيونات الكبريتات السالبة (SO4 − −) في محلوله. لـ الطلاء الكهربائي بالنحاس، نستخدم محلول كبريتات النحاس كمحلول كهربي، والنحاس النقي كقطب موجب، وكائن (مثل مفتاح البرونز) كقطب سالب. يتم توصيل قضيب النحاس النقي بالطرف الموجب، والمفتاح البرونزي بالطرف السالب للبطارية. أثناء غمر القضيب والمفتاح في محلول كبريتات النحاس، سيتصرف القضيب كقطب موجب، والمفتاح كقطب سالب. بما أن القطب السالب أو المفتاح البرونزي متصل بالطرف السالب للبطارية، فإنه سيجذب الكاتيونات الموجبة أو أيونات Cu+ + وعند الوصول إلى أيونات Cu+ + على سطح المفتاح البرونزي، ستستقبل الإلكترونات منه، تصبح ذرات النحاس المحايدة وتترسب على سطح المفتاح البرونزي كطبقة موحدة. الأيونات السالبة SO4 − − تتحرك نحو القطب الموجب واستخراج النحاس منه إلى المحلول كما ذكر في عملية التنقية الكهربائية. للحصول على طلاء نحاسي صحيح ومتساوي، يتم تدوير الكائن (هنا هو مفتاح البرونز) ببطء في المحلول.

تشكيل الكهربائي

يعتبر تشكيل الكائنات بواسطة الترسيب الكهربائي على نوع من القوالب يعرف بـ تشكيل الكهربائي. هذا مثال آخر مفيد للغاية من بين العديد من تطبيقات التحليل الكهربائي. من أجل ذلك، يجب أولاً أخذ انطباع الكائنات على الشمع أو على مواد مشابهة للشمع. يتم طلاء سطح القالب الشمعي الذي يحمل الانطباع الدقيق للجسم بمسحوق الجرافيت لجعله موصلًا. ثم يتم غمر القالب في محلول الكهربي كقطب سالب. خلال عملية التحليل الكهربائي، سيتم ترسيب معدن الكهربي على سطح القالب المطلي بالجرافيت. بعد الحصول على طبقة بسماكة مطلوبة، يتم إزالة القطعة ويتم إذابة الشمع للحصول على الجسم المنسوخ على شكل قشرة معدنية. استخدام شائع لـ تشكيل الكهربائي هو إعادة إنتاج أقراص التسجيل الغراموفون. يتم تسجيل الأصل على قرص مصنوع من تركيبة الشمع. يتم طلاء هذا القالب الشمعي بمادة الذهب لجعله موصلًا. ثم يتم غمر هذا القالب في محلول كهربي من الزاج الأزرق كقطب سالب. يتم الحفاظ على تشبع المحلول باستخدام قطب موجب من النحاس. يؤدي تشكيل الكهربائي بالنحاس على القالب الشمعي إلى إنتاج الصفيحة الرئيسية التي تستخدم لطبع عدد كبير من الأقراص الشمعية.

بيان: احترام الأصل، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك لحقوق الملكية الفكرية يرجى التواصل لإزالته.