تنقية المعادن (تنقية النحاس كهربيًا)

الغرض

• درجة نقاوة المعادن المحضرة في الصناعة تقل عن المطلوب لبعض الاستخدامات فتقلل كفاءتها.
• النحاس الذي نقاوته 99% يحتوي على شوائب الحديد والخارصين والذهب والفضة، وتقلل من قابليته للتوصيل الكهربي ومن جودته.
• لذلك يستخدم التحليل الكهربي لتنقية النحاس المستخدم في صناعة الأسلاك الكهربية.

تركيب الخلية

• الأنود (القطب الموجب): فلز النحاس غير النقي.
• الكاثود (القطب السالب): سلك أو رقائق من النحاس النقي.
• الإلكتروليت: محلول مائي من كبريتات النحاس II الذي يتأين إلى Cu²⁺ وSO₄²⁻:
  • CuSO₄(aq) → Cu²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)
• يسلط جهد يزيد قليلًا عن الجهد القياسي لنصف خلية النحاس فتتجه الأيونات نحو الأقطاب المخالفة لها في الشحنة.

التفاعلات

• عند الأنود (أكسدة): Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (يذوب النحاس وتنتشر أيوناته في المحلول)
• عند الكاثود (اختزال): Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (يترسب نحاس نقي)

مصير الشوائب

• شوائب أنشط من النحاس (الحديد والخارصين): تتأكسد وتذوب في المحلول لكنها لا تترسب على الكاثود لصعوبة اختزالها بالنسبة لأيونات النحاس:
  • Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
  • Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
• شوائب أقل نشاطًا (الذهب والفضة): لا تتأكسد عند جهد تأكسد النحاس، فتتساقط أسفل الأنود وتجمع في قاع الخلية.
• بهذه الطريقة نحصل على نحاس نقاوته 99.95%، ويمكن فصل بعض المعادن النفيسة كالذهب والفضة من خامات النحاس.