لماذا يكون مصهور ملح الطعام موصلًا جيدًا للكهرباء

1 إجابة واحدة
مهندس

جميعنا نمتلك القليل من ملح الطعام في مطابخنا ونستخدمه عند تحضير الطعام، ولكن إن كنت مهووسًا بالفيزياء والكيمياء وجربت استخدام هذا الملح كناقلٍ للتيار ستلاحظ أنّ ملح الطعام لا يُعتبر من المواد الناقلة للتيار الكهربائي، على الأقل في حالته الصلبة. ولكن ماذا سيحصل إن سخنّاه لدرجة حرارة عالية حتى ينصهر؟ سأجيبك… ما سيحصل في هذه الحالة أنّ المصهور سيصبح ناقلًا للتيار الكهربائي.

قد يبدو هذا غريبًا بعض الشيء ولكنّ تفسيره بسيط، فملح الطعام أو كما يُسمى كيميائيًا (كلوريد الصوديوم) لا ينقل التيار الكهربائي في حالته الصلبة لأنّه لا يحتوي الكتروناتٍ حرة تستطيع الحركة بحرية، أما عندما تقول بصهر الملح وتحوّله إلى الحالة السائلة فيستعرض حينها إلى تحليلٍ كهربائي.

التحليل الكهربائي (electrolysis) يجعله ناقلًا لأنّه يعمل على تفكيك الملح وإجباره على تشكيل أيونات أو شوارد، ويصبح لدينا شوارد الصوديوم الموجبة (Na+) وشوارد الكلور السالبة (Cl-). عند تحليل المصهور ستتجه الشوارد الموجبة أي الصوديوم نحو القطب السالب أي الكاثود وهناك ستحصل كلّ واحدةٍ من هذه الشوارد على إلكترون متحولةً إلى جزيئة صوديوم (وسنحصل على الصوديوم السائل باعتبارنا نتعامل مع المصهور).

Na+)+(e−)→Na)

سيترك الإلكترون المتحرر من الكاثود والذي يُمنح لشوارد الصوديوم فراغًا في الكاثود؛ وبالتالي ستحرك البطارية أو مصدر الطاقة أيًا كان الإلكترونات عبر السلك ضمن الدارة الخارجية. وهذا التدفق الإلكتروني هو ما نعرفه باسم التيار الكهربائي.

وفي المقابل ستتخلص الشوارد السالبة أي شوارد الكلور من الإلكترون الإضافي الذي تحمله عند الأنود متحولةً إلى جزيئات الكلور ويبدأ انطلاق غاز الكلور.

2Cl−→Cl2+2e−

سيدفع مصدر الطاقة الموصول بالدارة الكهربائية الإلكترونات الجديدة التي تجمعت على الأنود ويحركها ضمن الدارة لينتهي بها الأمر (الإلكترونيات) إلى الكاثود فينقلها إلى أيونات الصوديوم، وهكذا تستمر العملية في حلقة مفرغة حتى ينتهي المصهور.

كما سبق أن ذكرت فالعملية تحصل ضمن مصهور ملح الطعام في حين لا نلحظ حدوثها عند تطبيق العملية على ملح الطعام في حالته الصلبة بسبب عدم توافر حركة شاردية ضمن الملح الصلب بينما تتوفر هذه الحركة ضمن مصهور ملح الطعام.

يمكن الاستفادة من هذه الخاصية في التحليل الكهربائي لمصهور ملح الطعام باستخدام خلية داون. وتتألف هذه الخلية من مصعد ومهبط وكما سبق أن ذكرت في الشرح تحول الخلية شوارد الكلور إلى غاز الكلور الذي ينطلق خارج الخلية وتحول شوارد الصوديوم إلى مصهور الصوديوم الذي يتجمع في أسطوانة فوق الكاثود.

التحليل الكهربائي لمصهور ملح الطعام باستخدام خلية داون

يطفو مصهور الصوديوم المتشكل لدينا فوق مصهور ملح الطعام المستخدم؛ والسبب في ذلك أنّ مصهور الصوديوم أخف وزنًا وأقل كثافةً. وتكون هذه الأسطوانة مزودةً بأنبوب صغير يُستخدم في شفط المصهور لنستفيد منه لاحقًا في الصناعة أو التجارب العلمية أو غيرها.

بالطبع يمكن الاستفادة من مصهور ملح الطعام في عدة صناعات. وكان الاستخدام الأبرز له هو إنتاج الألومنيوم من خلال التحليل الكهربائي للألومينا (أكسيد الألومنيوم Al2o3)، كما كان يُستخدم أيضًا للحصول على التيتانيوم ولكن بطرق غير كهربائية مع الاستفادة من مصهور الصوديوم الذي جمعناه من تحليل المصهور ضمن خلية داون للحصول على اسفنج الصوديوم انطلاقًا من ملح كلور التيتانيوم لنستخدم اسفنج التيتانيوم لاحقًا كمادة خام للحصول على التيتانيوم النهائي.

أكمل القراءة

1,736 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "لماذا يكون مصهور ملح الطعام موصلًا جيدًا للكهرباء"؟