كيفية توصيل الكهرباء عبر السوائل

الكهرباء والسوائل مزيج قاتل يتجنبه الناس. تسمى عملية مرور تيار كهربائي عبر سائل بالتحليل الكهربائي. تعرف على المزيد حول كيفية مرور الكهرباء عبر السوائل من خلال هذا الدليل الموجز.

ماذا تسمى السوائل الموصلة؟

تُعرف السوائل الموصلة باسم الشوارد الكهربائية. والإلكتروليتات هي مواد تحتوي على أيونات حرة ويمكنها توصيل الكهرباء عند إذابتها في الماء أو مذيب آخر. هناك نوعان رئيسيان من الإلكتروليتات:

• إلكتروليتات قوية: وهي المواد التي تتفكك تمامًا إلى أيونات في المحلول، مما يؤدي إلى توصيلية عالية. وتشمل الأمثلة على ذلك الأملاح مثل كلوريد الصوديوم (ملح الطعام)، والأحماض مثل حمض الهيدروكلوريك، والقواعد مثل هيدروكسيد الصوديوم.
• الإلكتروليتات الضعيفة: تتفكك هذه الأيونات جزئيًا إلى أيونات في المحلول، مما يؤدي إلى انخفاض التوصيلية مقارنةً بالإلكتروليتات القوية. وتشمل الأمثلة حمض الأسيتيك (الموجود في الخل) والأمونيا.

تلعب الإلكتروليتات دورًا حاسمًا في مختلف العمليات الصناعية والوظائف البيولوجية والتطبيقات اليومية. على سبيل المثال، فهي ضرورية في البطاريات، حيث تسهل تدفق التيار الكهربائي، وفي جسم الإنسان، حيث تساعد في تنظيم وظائف الأعصاب والعضلات.

المياه

يمكن أن يكون الماء موصلًا ولكنه ليس كذلك دائمًا. لا يحتوي الماء المقطر على أيونات وليس موصلًا للكهرباء. يحتوي الماء النقي على عدد قليل جدًا من الأيونات، لذا فهو موصل ضعيف للكهرباء. غالبًا ما يحتوي ماء الصنبور على ملح أو شوائب أخرى تضيف أيونات إلى الماء، مما يجعله موصلًا للكهرباء.

هذا هو السبب في أنه من غير الآمن لمس المقابس أو المنافذ بأيدي مبللة بماء الصنبور. ستنتقل الكهرباء عبر السائل ويمكن أن تصعق الشخص بالكهرباء.

التحليل الكهربائي

التحليل الكهربي هو عملية كيميائية تستخدم تيارًا كهربائيًا لدفع تفاعل كيميائي غير تلقائي. وتستخدم هذه العملية على نطاق واسع في مختلف التطبيقات الصناعية والعلمية. أثناء التحليل الكهربائي، يتم تمرير تيار كهربائي عبر إلكتروليت، مما يؤدي إلى تحرك الأيونات الموجودة في الإلكتروليت نحو الأقطاب الكهربائية، حيث تخضع لتفاعلات كيميائية.

كيف يعمل التحليل الكهربائي

1. المنحل بالكهرباء: المادة التي توصل الكهرباء وتخضع لتغيرات كيميائية أثناء التحليل الكهربائي. يمكن أن تكون سائل أو محلول يحتوي على أيونات.
2. الأقطاب الكهربائية: توضع مادتان موصلتان مصنوعتان عادةً من المعدن أو الجرافيت في الإلكتروليت. ويسمى القطب الموجب بالقطب الموجب الأنود، ويسمى القطب السالب بالكاثود.
3. التيار الكهربائي: مصدر طاقة، مثل بطارية أو مصدر طاقة، يوفر التيار الكهربائي الذي يحرك عملية التحليل الكهربائي.

عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر الإلكتروليت، فإنه يتسبب في تحرك الأيونات الموجبة (الكاتيونات) نحو المهبط، حيث تكتسب إلكترونات (الاختزال)، وتتحرك الأيونات السالبة (الأنيونات) نحو المصعد، حيث تفقد إلكترونات (الأكسدة). وحركة الأيونات هذه والتفاعلات الكيميائية الناتجة عنها هي أساس التحليل الكهربي.

تطبيقات التحليل الكهربائي

للتحليل الكهربائي العديد من التطبيقات العملية، بما في ذلك:

• الطلاء الكهربائي: طلاء جسم معدني بطبقة رقيقة من معدن آخر لتحسين مظهره أو مقاومته للتآكل أو خواص أخرى.
• التكرير الكهربائي: تنقية المعادن عن طريق إزالة الشوائب من خلال التحليل الكهربائي.
• التحليل الكهربائي للماء: تقسيم الماء إلى غازات الهيدروجين والأكسجين، والتي يمكن استخدامها كمصادر للطاقة النظيفة.
• التحليل الكهربائي في معالجة المياه: إزالة الملوثات من الماء عن طريق تكسيرها إلى مواد أقل ضرراً.

أهمية التحليل الكهربائي

التحليل الكهربائي ضروري في مختلف الصناعات، بما في ذلك التصنيع وإنتاج الطاقة وحماية البيئة. فهو يتيح إنتاج معادن عالية النقاء، وتوليد وقود الهيدروجين، ومعالجة مياه الصرف الصحي، من بين تطبيقات أخرى. إن فهم مبادئ التحليل الكهربائي وتطبيقاته أمر بالغ الأهمية لتطوير التكنولوجيا وتحسين العمليات الصناعية.

السوائل غير الموصلة

لا تسمح السوائل غير الموصلة للكهرباء بالتدفق عبرها. تحتوي هذه السوائل على أيونات قليلة أو لا تحتوي على أيونات على الإطلاق. وتجري الكهرباء عبر السوائل عن طريق الأيونات، وبدونها لا يمكن للكهرباء أن تتحرك عبر السائل.

يمكن أن تتفاوت توصيلية السوائل، وتصبح أكثر توصيلية كلما زادت الأيونات. التحليل الكهربي هو عملية تتم عن قصد للمساعدة في طلاء المعادن، مثل طلاء الفضة، بمادة أخرى. ويستخدم أيضًا لاستخلاص بعض المعادن أو تنقيتها - مثل تكرير النحاس بالتحليل الكهربي، واستخلاص الألومنيوم.

للمزيد من المعلومات حول مخاطر مرور الكهرباء عبر السوائل أو للمزيد من المعلومات عن الخدمات الاستشارية الكهربائية اتصل بدرييم للهندسة اليوم.