الكيمياء

استخدامات الكيمياء الكهربائية

2015 علوم القرن الـ21 الكيمياء

براون بير

KFAS

الكيمياء الكهربائية الكيمياء

إن إضافة وإزالة الإلكترونات هي واحدة من العمليات الأساسية في الروابط الكيميائية – وهي أساس الكيمياء الكهربائية حيث يستخدم الجهد الكهربائي ليقود التفاعلات الكيميائية.

وتستخدم الكيمياء الكهربائية لتصنيع بعض الكيماويات الصناعية الهامة. وتستخدم أيضاً في الطلاء بالكهرباء (الغلفنة) , التطبيقات الطبية وفي معالجة الفضلات.

 

الكيمياء الكهربائية الصناعية

بالنسبة للكيميائي الصناعي تقدم الكيمياء الكهربائية العديد من المزايا. وكبداية , يمكن أن تستخدم لإنتاج العديد من المنتجات الأرخص سعرا, وبأقل تأثير على البيئة.

وهذا بسبب الطاقة المطلوبة لدفع التفاعلات الكيميائية الكهربائية والتي تأتي بشكل كبير من الجهد الكهربائي للمتفاعلات. ونتيجة لذلك, فإن التفاعلات يمكن أن تحدث في درجات حرارة قليلة وتكلفة طاقة أقل.

بالإضافة لذلك ولأن الانتقال المباشر للإلكترونات يحدث فقط فإن العديد من عمليات الأكسدة / الاختزال يمكن أن تحدث بدون استخدام كيماويات صلبة.

وبدلا من ذلك, فإن الإلكترونات تغذي مباشرة التفاعل الكيميائي من خلال الأقطاب الكهربائية المنغمسة في محلول التفاعل.

 

تحدث التفاعلات الكيميائية الكهربائية في الخلايا الكهربائية الكيميائية. وهي تحوي على الكهارل، مصدر الطاقة، القطب الكهربائي الموجب (الأنود) والذي يقبل الإلكترونات، والقطب الكهربائي السالب (الكاثود), والذي يطلق الإلكترونات.

وتعمل الخلية الكهروكيميائية في الطريق العكسي للبطارية. في البطارية, تنتج الكهرباء بالتفاعل الكيميائي (حركة الأيونات من خلال الكهارل من نوع واحد من القطب الكهربائي المعدني إلى آخر). وفي الخلية الكهروكيميائية, تستخدم الكهرباء لتقود التفاعل الكيميائي.

استخدمت الكيمياء الكهربائية من قبل في مجالات واسعة من العمليات الصناعية. وقد استخدم التحليل الكهربائي لتصنيع العديد من الكيماويات الهامة. فعلى سبيل المثال, التحليل الكهربائي لمياه البحر أنتج ثلاثة منتجات صناعية: هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) الكلور وغاز الهيدروجين وتشمل الطريقة جرافيت.

الأقطاب الكهربائية الموجبة وتجمع سائل الزئبق كقطب كهربي سالب; والكهارل هي مياه البحر المكون من ٢٥٪ ملح (NaC) ذائب في الماء.

 

أما غاز الكلور فينبعث عند جرافيت القطب الكهربي الموجب (الأنود). وتفرغ ذرات الصوديوم عند القطب الكهربائي السالب (الزئبق) , حيث تكون الزئبق الممزوج (الملغم – amalgam).

وهذا الملغم يتدفق إلى خلية أخرى, حيث يمتزج بالماء فوق الكربون النشط ليزيل الصوديوم.

ويتدفق الزئبق مرة ثانية إلى الخلية الأصلية, بينما يتفاعل الصوديوم في الخلية الثانية مع الماء لينتج محلول هيدروكسيد الصوديوم وغاز الهيدروجين.

 

الملغم: مركب يتكون من تفاعل فلز أو بعض المواد الأخرى مع الزئبق.

القطب الكهربائي: مركب أيوني مثل الحمض, القلوي, أو الملح, والذي يسمح للأيونات للمرور من خلاله. وتوصل الأقطاب الكهربائية الكهرباء عندما تنصهر أو تتحلل.

التحليل الكهربي: العملية التي تحدث عندما يوصل القطب الكهربي الكهرباء

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪النظائر المشعة وفوائدها الطبية
لمهندس أمجد قاسم
ترتبط كلمة الإشعاعات لدى كثير من الناس بالأخطار والكوارث النووية، إلا أن الحقيقة تدحض بعض تلك المزاعم، فعلى الرغم من أخطار بعضها، فإن لكثير من تلك الإشعاعات دوراً مفيداً للإنسان، وقدمت خدمات جليلة على امتداد نحو قرن من الزمن. علماً أنه في كل لحظة تخترق أجسامنا آلاف الأنواع من الأشعة، ولم يعرف الإنسان ماهيتها حتى وقت قريب نسبياً، بعد أن تنبه عدد من الباحثين لها، وجرى الكشف عن أنواعها وهويتها وفوائدها وأضرارها.
الإشعاع ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪روبوتات حية من خلايا ضفدع جذعية
وّل فريق من العلماء في الولايات المتحدة خلايا جذعية مأخوذة من أجنة ضفادع إلى روبوتات حية. ويمكن لهذه الكتل -بعرض ملليمتر واحد- التحرك نحو الهدف، والتقاط حمولة مثل دواء يجب نقله إلى مكان محدد داخل المريض، كما أن بإمكانها أن تشفي نفسها إذا قُطعت.
باستخدام حاسوب فائق Supercomputer صمم علماء في جامعة فيرمونت University of Vermont أشكال الحياة الجديدة يطلق عليها اسم زينوبوتات Xenobots ثم جمعها واختبرها بيولوجيون من جامعة تافتس Tufts ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪معرفة تاريخ العلم ومسيرته..تكامل منطقي لتطور المعارف والعلوم
. سائر بصمه جي باحث في تاريخ العلوم عند العرب - سورية
يهتم الكثير من الناس بثمار العلم والتقنية، لكن رجال العلم الحقيقيين يهتمون بالشجرة التي أفرزت هذه الثمار. فالثمرة بما تحويه من مكونات وعناصر مفيدة استمدت هذه العناصر من جذور شجرتها، والجذور استمدت العناصر التي تغذي بها نفسها من التربة والبيئة الصالحة لها.
وقصة الشجرة والثمرة التي نرويها تشبه إلى حد بعيد قصة العلم ومنجزاته. فلا يمكن لأي رجل علم يريد أن يطور في أبحاثه العلمية ويقدم ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العلماء يكتشفون جوانب إيجابية للقاءات الافتراضية
بقلم:       مايكل برايس
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
لم تكن كاثلين بروسير Kathleen Prosser، اختصاصية الكيمياء البيولوجية، تخطط لتقديم بحثها في مؤتمر هذا الربيع، ولكن عندما أجبر كوفيد-19 المنظمين على إلقاء سلسلة من اجتماعات الكيمياء المحلية في كندا، والتي كانت تسمى العطل الأسبوعية لنقاشات الكيمياء اللاعضوية Inorganic Discussion Weekends، وأن يوفروا بديلًا افتراضيًا، سجلت بروسير نفسها لتعطي محاضرتها. بروسير هي مواطنة كندية تعمل في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪زيادة مقاومة النباتات للحرارة تنتج محاصيل أوفر
قلم:   إريك شتوكشتاد
ترجمة:  صفاء كنج
فيما تحوِّل النباتات ضوء الشمس إلى سكر، تجابه خلاياها خطر الاحتراق نتيجة الحرارة المرتفعة. إذ تولد عملية البناء الضوئي Photosynthesis منتجات كيميائية ثانوية يمكن أن تتلف آلية التحويل الضوئي Light converting machinery نفسها - وكلما ارتفعت حرارة الطقس زاد احتمال خروج العملية عن السيطرة مع تسارع بعض التفاعلات الكيميائية وتباطؤ أخرى. حالياً، عدّل فريق من علماء الجينات النباتات جينياً لزيادة قدرتها على ... (قراءة المقال)