انتقال التيار في السوائل — التحليل الكهربائي البسيط لكلور النحاس

تتكوّن الذرّة من نواة مركزية تجمع كلّ الشحنات الموجبة، وتتحرّك حولها الإلكترونات، ويحمل كلّ إلكترون شحنة سالبة واحدة. وفي المعادن تكون الذرّات مكدّسة بانتظام، وهذا ما يسمح لبعض الإلكترونات بالقفز من ذرّة إلى أخرى.

وفي العادة تتحرّك هذه الإلكترونات في كلّ الجهات دون نظام. فإذا وصلنا الناقل بمولّد وأغلقنا الدارة تحرّكت كلّها في الجهة نفسها: نحو القطب الموجب للمولّد. وحركتها المنظّمة هذه هي التيار الكهربائي.

Agrandir l'image

الشوارد لا تُرى بالعين، فكيف نثبت أنّها هي التي تتنقّل؟ الحيلة بسيطة: نختار محلولا كلّ شوارده عديمة اللون ما عدا اثنتين، واحدة موجبة زرقاء وأخرى سالبة برتقالية. فإذا تحرّكت الشوارد رسم لنا كلّ لون طريقه في الأنبوب.

🧭الهدف: إثبات أنّ الشوارد هي التي تتنقّل داخل المحلول عند مرور التيار الكهربائي.

🧰الأدوات:

• مولّد للتيار المستمرّ
• أنبوب زجاجي مثنيّ على شكل حرف U
• مسريان من الفحم
• محلول حمض الكبريت العديم اللون
• خليط أخضر من كبريتات النحاس الثنائي وثنائي كرومات البوتاسيوم

📌التجربة:

1. نملأ الجزء السفلي من الأنبوب بالخليط الأخضر، ونضع فوقه في الفرعين محلول حمض الكبريت العديم اللون.
2. نغمس في كلّ فرع مسرى، ونحرص على أن يبقى مغمورا في المحلول حتى نطمئنّ لمرور التيار فيه.
3. نربط المسريين بقطبي المولّد ونغلق الدارة، ثمّ ننتظر بضع دقائق دون تحريك الأنبوب.

🔍الملاحظة: بعد دقائق تظهر حلقتان ملوّنتان في نهاية الأنبوب: حلقة زرقاء في جهة المسرى السالب، وحلقة برتقالية في جهة المسرى الموجب. أمّا وسط الأنبوب فيبقى أخضر كما كان.

Agrandir l'image

Agrandir l'image

عرفنا الآن أنّ كلّ شاردة تُجذب إلى المسرى المخالف لها في الشحنة. لكن ماذا يحدث لها عندما تصل إليه؟ نجيب عن هذا السؤال بتجربة على محلول كلور النحاس الثنائي، وهو محلول أزرق فيه نوعان من الشوارد لا غير.

🧭الهدف: معرفة ما يحدث للشوارد عندما تصل إلى المسريين.

🧰الأدوات:

• وعاء تحليل
• مسريان من الفحم
• مولّد للتيار المستمرّ
• محلول كلور النحاس الثنائي
• ورقة عبّاد الشمس

📌التجربة:

1. نجري التجربة تحت خزانة الأبخرة أو في غرفة جيّدة التهوية.
2. نركّب الجهاز: وعاء التحليل، والمسريان، والمولّد؛ ثمّ نملأ الوعاء بمحلول كلور النحاس الأزرق.
3. نغلق الدارة ونلاحظ ما يحدث عند كلّ مسرى.
4. نقرّب ورقة عبّاد الشمس مبلّلة من الغاز المتصاعد عند المسرى الموجب.
5. نرفع المسرى السالب من الوعاء ونصف المادّة التي تغطّيه.

🔍الملاحظة: تتصاعد عند المسرى الموجب فقاعات غاز لونه أخضر باهت، ويزول لون ورقة عبّاد الشمس عند تقريبها منه. ويتغطّى المسرى السالب بطبقة من الشعيرات لونها أحمر نحاسي.

Agrandir l'image

وهكذا حوّلت الكهرباء كلور النحاس، وهو جسم مركّب، إلى جسمين بسيطين: النحاس والكلور. النحاس فلزّ صلب لونه أحمر نحاسي بقي على المهبط، والكلور غاز أخضر باهت انطلق من المصعد. وهذا التحوّل هو ما نسمّيه التحليل الكهربائي.

Agrandir l'image