نسخة الفيديو النصية
أي الأقطاب الفلزية الآتية طلي بفلز باستخدام جهاز تجربة الطلاء بالكهرباء الموضح في الشكل؟ أ: القطب B، ب: القطب C، ج: القطب D، د: القطب A.
للإجابة عن هذا السؤال، نحتاج إلى فهم كيفية تدفق الإلكترونات في تفاعل التحليل الكهربي للطلاء بالكهرباء. في تفاعل التحليل الكهربي، يستخدم مصدر طاقة لتوليد تيار كهربي يمر عبر محلول يحتوي على أيونات، وهو ما يتسبب في انتقال الأيونات إلى أقطاب كهربية مشحونة. هذه الأيونات المنتقلة يمكن أن تكون أيونات فلزية تستخدم لترسيب نوع مطلوب من الفلز على سطح فلز آخر. تعرف هذه العملية باسم الطلاء بالكهرباء.
على سبيل المثال، يمكن طلاء الحديد، وهو فلز قوي ممتاز لصناعة الأواني مثل الملاعق، لكنه عادة معرض للصدأ، بفلز مثل القصدير لتجنب التآكل. يحدث مثل هذا النوع من التفاعلات فيما يعرف بالخلية الإلكتروليتية. وتكون هذه الخلايا بشكل خاص بناء على التفاعل المطلوب.
تحتوي الخلية الإلكتروليتية على إلكتروليت. يسمح المحلول الإلكتروليتي بالاتصال بين القطبين في الدائرة الكهربية؛ مما يوفر الأيونات الفلزية التي تشارك في التفاعل. تسمح حالة المحلول الإلكتروليتي السائلة للأيونات بالحركة الحرة داخل الخلية.
وتتأثر حركة الأيونات الفلزية بشحنة الأقطاب. حيث تتدفق الأيونات الموجبة، أي الكاتيونات، نحو المهبط السالب الشحنة. وبالمثل، تتدفق الأيونات السالبة الشحنة، أي الأنيونات، إلى المصعد الموجب الشحنة.
وبما أننا نعرف اتجاه تدفق الأيونات، يمكننا توقع القطب الذي سيطلى في الشكل الموضح في السؤال. يوضح الشكل خليتين إلكتروليتين متصلتين بمصدر طاقة واحد وتحتويان على محلولين إلكتروليتيين مختلفين. المحلول الإلكتروليتي الموجود على اليسار هو كلوريد الصوديوم، NaCl. والمحلول الإلكتروليتي الموجود على اليمين هو كلوريد الفضة، AgCl.
سينتج كلا المحلولين أنيون كلوريد سالب الشحنة، Cl–، الذي سينتقل إلى المصعدين الموجبي الشحنة. لكن بما أن الكلوريد ليس فلزًّا، فلن يطلى المصعدان الموجبا الشحنة بالفلز. يمكننا إذن استبعاد الخيارين ب، د؛ لأنهما يذكران أن القطبين الموجبي الشحنة سيطليان بالفلز.
إذن، ماذا عن الكاتيونات؟ يحتوي إلكتروليت كلوريد الصوديوم على كاتيون الصوديوم، Na+، الذي سينتقل إلى المهبط السالب الشحنة. وبما أن الصوديوم شديد التفاعلية، فإنه لن يترسب على سطح القطب مثل الفلزات الأقل تفاعلية، مثل النحاس. بدلًا من ذلك، تتفاعل أيونات الهيدروجين من جزيئات الماء داخل المحلول المائي عند القطب لتكوين غاز الهيدروجين.
سينتج المحلول الإلكتروليتي لكلوريد الفضة الموجود على اليمين كاتيون الفضة، Ag+، الذي سينتقل إلى المهبط السالب الشحنة. وسيطلي كاتيون الفلز بعد ذلك المهبط بفلز الفضة النقية، فيما يعرف بالطلاء بالكهرباء. إذن، بما أن القطب D، وهو المهبط الموجود على الجانب الأيمن، هو القطب الوحيد المطلي بالفلز في الجهاز، فيمكننا القول إن الإجابة الصحيحة هي الخيار ج، وهو القطب D.
