درباره الکترولیز و کاربردهای آن

الکترولیز، فرایند تجزیه یک محلول یا یک ترکیب مذاب با عبور دادن جریان الکتریکی از میان آن است. این محلول باید هادی جریان الکتریسیته باشد و یک محلول تنها وقتی هادی الکتریسیته خواهد بود که حاوی یون باشد.

مایع یا ژلی که حاوی یون است و می توان آن را با فرایند الکترولیز تجزیه کرد الکترولیت نامیده می شود. وقتی محلول الکترولیت یا الکترولیت مذاب تحت الکترولیز قرار می گیرد، یون ها یا اتم ها یا گروه هایی از اتم ها جدا می شوند. به این ترتیب عناصری که در ترکیبات یونی حاضرند را می توان به وسیله الکترولیز جدا کرد.

الکترولیز در یک سلول الکترولیتی انجام می شود. در پیل، الکترولیت محلول یا مذاب در تماس با دو هادی جامد به نام الکترودها است. هر یک از الکترودها به دو قطب مخالف یک باتری متصل می شوند. الکترودی که به قطب مثبت متصل می شود آند نامیده می شود و به الکترودی که به قطب منفی متصل می شود کاتد گفته می شود. در طول الکترولیز، یون های با بار الکتریکی مثبت به سمت کاتد حرکت می کنند، و در آن جا الکترون می گیرند. یون های با بار منفی به سوی آند حرکت می کنند و در آن جا الکترون هایشان را تحویل می دهند.

اگر محصول تجزیه محلول الکترولیت یک فلز باشد، این فلز یا به صورت یک پوشش روی یک الکترود قرار می گیرد و یا به صورت یک محصول پالایش و خالص شده رسوب می کند. به این ترتیب با استفاده از الکترولیز می توان جرم مشخصی از فلز یا غیر فلز ایجاد کرد. مقدار برق مورد نیاز برای تولید این جرم خاص از فلز) یا غیر فلز) را نیز می توان محاسبه کرد.

یک مثال ساده از الکترولیز، تجزیه محلول کلرید هیدروژن و آب است که در آن گاز هیدروژن به یک الکترود و گاز کلر به الکترود دیگر واگذار می شود.



http://020.ir/images/stories/technol...ectrolysis.gif


الکترولیز برای پالایش و خالص سازی طلا، نقره، مس و قلع مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برای به دست آوردن آلومینیوم، سدیم، منیزیم و سایر فلزات از سنگ معدن خود نیز به کار می رود.


آبکاری نیز استفاده از الکترولیز برای روکش کردن یک شیء فلزی با یک لایه نازک از فلزی دیگر است. آندایزینگ استفاده از الکترولیز برای روکش کردن یک شیء فلزی با یک لایه نازک از اکسید برای حفاظت در مقابل خوردگی و سایش است. الکترولیز همچنین برای تولید اکسیژن، هیدروژن، کلر، سود سوزآور و دیگر مواد مورد استفاده قرار می گیرد.

بخش عمده ای از تحقیقات اولیه در الکترولیز به وسیله یک فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی به نام مایکل فارادی، انجام شده است. قوانین الکترولیز فارادی می گوید:
1- مقدار تغییر شیمیایی ای که در طول الکترولیز در یک محلول صورت می گیرد متناسب است با مقدار جریانی که از میان محلول عبور می کند.
2- مقدار ماده ای که رسوب می کند متناسب است با وزن معادل آن (وزن اتمی آن تقسیم بر ظرفیت آن).

منابع:

http://science.howstuffworks.com/electrolysis-info.htm

http://www.gcsescience.com/ex3.htm

تعریف یون


مولکولی که یک یا بیشتر از یک الکترون ظرفیت خود را به دست آورده یا از دست داده باشد، بار الکتریکی خالص مثبت یا منفی می گیرد و یون نامیده می شود. هیدروکسید OH^- مثالی از یون است.
http://020.ir/images/stories/technology/ion.png

تعریف مولکول


مولکول به دو یا چند اتم اطلاق می شود که از نظر شیمیایی ترکیب شده اند تا تنها یک نوع مولکول را تشکیل دهند.
آب (H2O) و اکسیژن نمونه هایی از مولکول ها هستند.
http://020.ir/images/stories/technology/molecule.jpg


- - - به روز رسانی شده - - -

تعریف اتم


اتم، واحد ساختمانی یک عنصر است که نمی تواند به وسیله هیچ ماده شیمیایی ای تجزیه شود. یک اتم معمولی هسته ای حاوی پروتون ها و نوترون ها دارد. به دور این هسته الکترون هایی می گردند.
هیدروژن، روی و سزیم مثال هایی از اتم ها هستند.

http://020.ir/images/stories/technology/atom1.jpg

- - - به روز رسانی شده - - -

تعریف عنصر


یک عنصر شیمیایی ماده ای است که نمی تواند با استفاده از مواد شیمیایی تجزیه شود. عناصر براساس تعداد پروتون هایی که دارند مشخص می شوند.
نمونه هایی از عناصر مس، سزیم، آهن و نئون هستند.

http://020.ir/images/stories/technology/helium.jpg

- - - به روز رسانی شده - - -

تعریف پروتون


پروتون جزیی از هسته اتم است و جرمی دارد که به صورت 1 تعریف می شود و بار مثبت یک دارد. هسته یک اتم هیدروژن H + است.

http://020.ir/images/stories/technology/proton.jpg

- - - به روز رسانی شده - - -

تعریف نوترون


نوترون ذره ای در هسته اتم است که جرمی معادل 1 و بار صفر دارد.

http://020.ir/images/stories/technology/neotron.jpg

- - - به روز رسانی شده - - -

تعریف الکترون


الکترون جزء با بار منفی یک اتم است. الکترون ها خارج از هسته اتم و اطراف آن وجود دارند. هر الکترون حامل یک واحد بار منفی است و در مقایسه با یک نوترون یا یک پروتون جرم بسیار کمی دارد.

http://020.ir/images/stories/technology/electron.jpg

تعریف ایزوتوپ


ایزوتوپ ها اتم هایی هستند که تعداد پروتون هایشان یکی است اما تعداد نوترون هایشان با هم متفاوت است. ایزوتوپ ها اشکال مختلف یک عنصر هستند.
کربن 12 و کربن 14 هر دو ایزوتوپ های کربن هستند. یکی با 6 نوترون و دیگری با 8 نوترون (هر دو با 6 پروتون)

http://020.ir/images/stories/technology/isotope.jpg

تعریف الکترون های ظرفیت


ظرفیت به طور معمول، تعداد الکترون های مورد نیاز برای پر کردن خارجی ترین پوسته یک اتم است. از آن جایی که استثناهایی وجود دارد، تعریف کلی تر ظرفیت، تعداد الکترون هایی است که یک اتم می تواند دریافت کند یا از دست بدهد. به تعبیری دیگر ظرفیت اتم توانایی آن اتم است تا با اتم دیگری ترکیب شود یا با آن واکنش نشان دهد. این توانایی بسته به تعداد الکترون های در دسترس برای اتصال به پوسته بیرونی اتم دیگر است.
ظرفیت یک اتم با عدد بیان می شود (به آهن فکر کنید که ممکن است ظرفیت 2 یا ظرفیت 3 داشته باشد.)

http://020.ir/images/stories/technology/electron.jpg