برق کافت

{electrolysis} [شیمی] روشی برای انجام واکنش های شیمیایی با عبور دادن جریان برق از درون محلول برق کاف یا نمک مذاب

برق کافت یا اِلِکترولیز ( به فرانسوی: électrolyse ) در شیمی و صنعت، شیوه ای برای جداسازی عنصرها و ترکیب هایی است که با پیوند شیمیایی به هم متصل هستند. این جداسازی با گذراندن جریان الکتریکی مستقیم ( DC ) از میان این مواد صورت می گیرد. برای مثال زمانی که جریان الکتریکی از آب می گذرد اتم های هیدروژن و اکسیژن از هم جدا شده و به گاز تبدیل می شوند. این واکنش شیمیایی فرایندی غیر خودبخودی ( بدون رغبت و تمایل non - spontaneous ) است که در غیر این صورت به وقوع نمی پیوندد.
روش برق کافت را دانشمند فیزیک دان و شیمیدان انگلیسی مایکل فارادی مطرح کرد. او مشاهده کرد که هنگام عبور جریان برق از درون محلول یک ترکیب شیمیایی فلز دار یک واکنش شیمیایی در آن به وقوع می پیوندد. اجرای این آزمایش بعدها به کشف الکترون ها توسط جوزف جان تامسون در ۱۸۹۷ و دیگران انجامید و بار هر الکترون 1. 602X10−19 کولن تخمین زده شد. در آن زمان رابطهٔ میان اتم و الکترون کشف نشده بود.
از دیدگاه صنعتی و تجاری تکنیک الکترولیز یک مرحلهٔ مهم در جداسازی عنصرها از منابع و صورت طبیعی آن ها مانند سنگ معدن یا کانسنگ است. ولتاژی که برای رخ دادن الکترولیز مورد نیاز است پتانسیل تجزیه نامیده می شود.
اگر یون ها قابلیت حرکت نداشته باشند؛ مانند در بیشتر نمک ها، آن گاه الکترولیز نمی تواند رخ دهد و به حلال پوشی نیاز است.
نخستین فعالیت های مربوط به حوزه الکتروشیمی را سر هامفری دیوی اجرا نمود. او با گذراندن جریان الکتریکی از میان محلول های آبکی، توانست واکنش های شیمیایی انجام دهد و شش عنصر جدید را از این طریق کشف کرد. بعدها شاگرد وی، به نام مایکل فارادی به فعالیت های کمّی در این حوزه پرداخت و توانست بین مقدار بار الکتریکی و مقدار ماده ارتباط پیدا کند ( بخش بعدی را ملاحظه فرمایید ).
• ۱۸۰۰ - ویلیام نیکلسون و آنتونی کارلیسله ( و همچنین یوهان ریتر )، آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه کردند.
• ۱۸۰۷ - سر هامفری دیوی پتاسیم پرمنگنات را کشف کرد.
فارادی بین شدت جریان الکتریکی و زمان واکنش برق کافت و همین طور مقدار ماده ای که توسط برق کافت تجزیه یا تولید می شود؛ ارتباط خطی مشاهده کرد. به این معنی که اگر زمان واکنش را ثابت نگه می داشت ولی شدت جریان را دو برابر می کرد؛ مقدار ماده ای که در اثر برق کافت تجزیه می شد نیز دو برابر می گشت. از طرفی اگر با شدت جریان ثابت، زمان واکنش برق کافت را دو یا سه برابر می کرد؛ مقدار ماده ای که وارد واکنش می شد نیز، دو یا سه برابر می گردید. بدین ترتیب فارادی متوجه شد بین مقدار ماده و مقدار بار الکتریکی یک ارتباط به شکل مستقیم و خطی وجود دارد. همین نتیجه گیری، توجه فیزیک دانان را به ساختار ماده معطوف کرد و مقدمه ای برای کشف الکترون شد.

رجوع شود به:الکترولیز (شیمی)

💡 در سال ۱۹۹۹ بیشتر هیدروژن تولیدی (۹۵ درصد) از راه اصلاح بخار سوخت‌های فسیلی یا اکسایش جزئی متان و گازی‌سازی زغال سنگ بدست آمد. سهم اندکی از تولید هیدروژن به روش‌های الکترولیز آب و گازی‌سازی زیست‌توده مربوط می‌شود. نزدیک به ۴درصد از هیدروژن تولیدی در جهان از راه برق کافت بدست می‌آید. 

💡 بوکسیت معمولاً به صورت معدن روباز استخراج می‌گردد، چرا که منابع بوکسیت به سطح زمین نزدیک هستند و عمدتاً می‌توان بدون نیاز به حفاری زمین یا با حفاری کمی به منابع بوکسیت دست یافت. در سال ۲۰۱۰، حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد بوکسیت خشک دنیا ابتدا به تولید آلومینا و سپس با استفاده از برق کافت به تولید آلومینیوم می‌انجامد.