عملية التحليل الكهربائي هي طريقة للحصول على العناصر من مركباتها بواسطة إمرار تيار كهربائي خلال محاليل المركبات. وهي تستخدم في العديد من الأغراض الصناعية الهامة مثل الحصول على معدن النحاس من خاماته وهي تستخدم كذلك لفصل أوكسيجين وهيدروجين الماء عن بعضهم.

وجدير بالذكر أن التحليل الكهربائي ليس أكفأ طريقة للحصول على الهيدروجين ولكنه الطريقة الأكثر سهولة ورخصاً للحصول على الهيدروجين وفي المنزل كذلك.

عنصر الهيدروجين هو أكثر العناصر وفرة في العالم كله. وقد توجه الكثير من الاهتمام إليه في الأعوام الأخيرة فهو يعتبر مصدراً للطاقة الخضراء بالإضافة إلى ان الاعتماد عليه كمصدر للطاقة سوف يمنحنا في المستقبل بيئة نظيفة وخالية من النفط. لذا، فمعرفة المزيد عن هذا الوقود الفعال والمحتمل للمستقبل أمر مهم ومشوق أيضاً.

2H₂O (l) = 2H₂ (g) + O₂ (g)

كل جزيئة من جزيئات الماء هي في الواقع عبارة عن ذرتين هيدروجين تحمل كل منهما شحنة موجبة، وذرة أوكسيجين تحمل شحنة سالبة (رابطة تساهمية قطبية). ويحدث الارتباط عن طريق المشاركة الإلكترونية بين ذرة الأوكسيجين وذرتي الهيدروجين.

وتتجه الأيونات إلى الأقطاب المخالفة في الشحنة فنشاهد حدوث عمليتين متضادتين عند القطبين:

1-  عند الأنود: (القطب الموجب الذي أنجذبت له أيونات الهيدروكسيل السالبة) يحدث فقد للاكترونات السالبة ويتصاعد غاز الأوكسيجين المتعادل O₂.

2-  عند الكاثود: (القطب السالب الذي انجذبت له أيونات الهيدروجين الموجبة الشحنة) نجد أيونات الهيدروجين تتعادل شحنتها بان تكتسب الكترونات سالبة الشحنة وتتصاعد على هيئة غاز الهيدروجين المتعادل H₂.

والسبب الذي يجعلنا نقول بان هذا التجربة أقل كفاءة من غيرها هو أن جزء من الطاقة الكهربائية يضيع عن طريق تحوله إلى طاقة حرارية أثناء التحليل الكهربائي، إلا ان بعضهم زعموا أن درجة كفائتها من 50% إلى 70%.

العربية

الأنجليزية

الفرنسية

الكمية

بعض المعلومات

ماء

ملح

وعاء

1

لحمل الماء، ومن المحبذ أن يكون نظيفاً حتى تري كل شئ بوضوح

أوعية جمع الغاز – أنبوب أختبار او علبة مياه غازية قديمة

Gas Collecting Containers - A test tube، or an old soda bottle

1 أو 2

تحتاج لإثناناذا كنت ترغب بجمع كلا الغازين الهيدروجين والأوكسيجين

مصدر التيار الكهربائي

Power source

1

يمكنك استخدام محول 12v 1000mA))

أو مجموعة بطاريات9v) ) أو اي مصدر أخر لكن تذكر أنه كلما كان المصدر أكبر كلما تكونت فقاقيع الغاز أسرع.

أقطاب من الجرافيت (اختياري)

Graphite electrodes

2

يمكنك أن تعوضهبسلك عار في الماء، لكنه يتلف سريعاً.  يمكن نزعه من بطارية مصباح (6v)

من المعروف أن الماء ليس بموصل جيد للتيار الكهربائي لذلك قم بإذابة ملح طعام قديم في الماء حتي يتشبع الماء تماماً (حتى لا يقدر على اذابة المزيد) فإذا تبقي اي ملح في القاع فلا ينبغي لك أن تقلق لأنه ليس له أي تأثير على التجربة.

املأ الوعاء بالماء الذي يحتوي على الملح الذائب وكذلك املأ أنبوبي جمع الغاز به.

في هذه الخطوة عليك أن تقلب انبوبي جمع الغاز على رأسيهما في الوعاء بحيث لا يدخل فيهما أي هواء، ويمكنك فعل ذلك بأن تضع إصبع الابهام على فوهة الأنبوب وتقلبه بسرعة شديدة. واذا دخل بعض الهواء فلا بأس لأن الضرر الوحيد أن الهيدروجين لن يكون نقياً.

شغل مصدر التيار الكهربائي (البطارية) الذي يتصل بالأقطاب، ثم ضع الأقطاب داخل الوعاء. هناك طريقتين للتعرف على القطب الذي يتصاعد عنده غاز الهيروجين، أحدهما أن تنظر إلى الكاثود أو القطب السالب و الأخرى أن توجه عينيك إلى القطب الذي يحتوي على فقاعات أكثر من الغاز.

أوقف الآن تشغيل مصدر التيار ثم حاول ان تضع القطب (الذي يتصاعد عنده الهيدروجين) تحت أنبوب جمع الغاز بحيث يثبت كل منهما في ذلك الوضع ( الأنبوب في الأعلى والقطب أسفله)، فإذا تعسر عليك ذلك فثبته في مكانه بواسطة شريط لاصق.

شغل مصدر التيار الخاص بك، واستمتع بمشاهدة الفقاقيع المتصاعدة من غاز الهيدروجين (وغاز الأوكسيجين اذا أردت). وتذكر أنه كلما كان مصدر التيار الكهربائي أقوى وأكبر كلما أستغرقتالعملية وقتاً أقل.

أنبوب الاختبار الخاص بي يمتلئ في حوالي 5 دقائق. الأقطاب تتأكل إذا لم تستعمل الغرافيت، ولكني لا أعتقد أنها مشكلة خطيرة.

شاهد تصاعد الفقاقيع على هذا الفيديو: