Zastosowanie elektrolizy

Proces elektrolizy znajduje wiele różnorodnych zastosowań, zarówno w przemyśle, jak i w laboratorium. Przemysłowe zastosowania elektrolizy to przede wszystkim otrzymywanie metali szlachetnych, szczególnie miedzi, o wysokiej czystości. W celu oczyszczenia, miedź jest roztwarzana w kwasie siarkowym(VI), z utworzeniem siarczanu(VI) miedzi(II) – równanie (1). Powstały w ten sposób roztwór siarczanu miedzi poddawany jest elektrolizie w ogniwie z katodą z czystej miedzi. Podczas elektrolizy, miedź(+II) z roztworu jest redukowana do miedzi metalicznej i osadza się na katodzie. Po zakończeniu procesu otrzymuje się blok czystej miedzi, który „obudował” katodę. Uzyskiwana w ten sposób miedź jest wykorzystywana między innymi w elektronice.

Drugie ważne zastosowanie przemysłowe elektrolizy to otrzymywanie czystego aluminium z tlenków w procesie Halla – Heroult’a.  W procesie tym, elektrolizie poddawana jest mieszanina tlenku glinu i soli zawierających Al – kriolitu, NaAlF6 i fluorku glinu AlF3. W celu obniżenia temperatury topnienia dodawany jest również fluoryt, CaF­2. Reakcje elektrodowe zachodzące podczas procesu, można opisać równaniami (2) – dla reakcji katodowej, w której powstaje czyste aluminium oraz (3) – dla reakcji anodowej, w której wydziela się gazowy tlen. Sumaryczną reakcję można opisać równaniem (4).

Al3+ + 3e- → Al0 (2)

O2- + 2e- → ½ O2↑ (3)

Al2O3 → 2Al + 3/2O2↑ (4)

Oprócz otrzymywania aluminium, za pomocą elektrolizy można otrzymywać też inne metale lekkie – Li, Na, K, Mg, Ca. Metale te otrzymuje się na drodze elektrolizy stopionych soli, np. sód – z chlorku sodu, zgodnie z równiem (5). Jednocześnie z ciekłym metalicznym sodem, w tej reakcji otrzymywany jest gazowy chlor. Chlor otrzymywany w takim procesie nie jest zanieczyszczony wodą, tlenem i chlorowodorem, ze względu na konieczność prowadzenia elektrolizy bez dostępu wilgoci i powietrza (sód metaliczny reaguje samorzutnie z wodą i tlenem).

2Na+(c) + 2Cl-(c) → 2Na(c) + Cl2↑ (5)

Inna metodą otrzymywania chloru jest elektroliza wodnego roztworu HCl lub NaCl. Wtedy na anodzie wydziela się chlor, a na katodzie – wodór.

Kolejnym zastosowaniem procesu elektrolizy jest uzyskiwanie gazowego tlenu i wodoru. Ze względu na bardzo niskie przewodnictwo elektryczne czystej wody, elektrolizie poddawany jest wodny roztwór odpowiedniej soli, której jony nie będą ulegały utlenianiu i redukcji w warunkach elektrolizy, ale zapewnią odpowiednie przewodnictwo roztworu. Taką solą może być np. siarczan(VI)sodu, Na2SO4. Sumaryczną reakcję zachodzącą podczas elektrolizy takiego roztworu można opisać równaniem (6).

2H2O → 2H2↑ + O2↑ (6)

Nanoszenie warstwy metali szlachetnych, np. miedzi na przedmioty metalowe, tworzenie powłok antykorozyjnych

Proces elektrolizy wykorzystywany jest również do nanoszenia na przedmioty metalowe cienkiej warstwy metali szlachetnych w celach dekoracyjnych (np. złocenia), dekoracyjno-ochronnych (chromowanie) albo ochronnych (cynkowanie). Podczas takiego procesu, metalowy przedmiot zanurzany jest w roztworze soli odpowiedniego metalu (złota, srebra, miedzi, chromu, czy cynku) i podłączany do obwodu elektrycznego jako katoda, na której podczas elektrolizy redukowany jest wybrany metal.

Elektroliza wykorzystywana jest również w technice zwanej galwanoplastyką, polegającej na tworzeniu grubych powłok metalicznych, które nie są trwale związane z podłożem. Tą metodą tworzy się formy odlewnicze lub wtryskarskie na podstawie wyciętych z metalu prototypów.

Polecamy również:

  • Stopnie utlenienia

    Stopień utleniemia jest to ładunek elektryczny atomu w związku chemicznym, gdyby ten związek był zbudowany z jonów. W związkach złożonych tylko z dwóch pierwiastków stopień utlenienia jest równy liczbie elektronów oddanych lub przyjętych. Stopień utlenienia oznacza się rzymską... Więcej »

  • Szereg napięciowy metali

    Ułożenie metali według wzrastającej wartości potencjału redoks pozwala na stworzenie szeregu napięciowego metali. Metale położone na szczycie szeregu, takie jak lit, sód, czy potas mają silną tendencję do oddawania elektronów i w efekcie łatwo tworzą jony dodatnie (świadczy o tym duża ujemna wartość... Więcej »

  • Bilansowanie reakcji redoks

    Reakcje redoks to takie procesy chemiczne, w których jedne substancje ulegają utlenianiu, a inne – redukcji. Oznacza to, że zmienia się ich stopień utlenienia. Dla substancji utlenianej – rośnie, a dla redukowanej – maleje. Przykładem może być reakcja nadmanganianu potasu z siarczanem (IV)... Więcej »

  • Otrzymywanie wodoru, tlenu i innych pierwiastków

    Czysty wodór i tlen można łatwo otrzymać na drodze elektrolitycznego rozkładu wody. Czyste gazy wydzielają się wtedy na odpowiednich elektrodach – wodór na katodzie, na anodzie – tlen, zgodnie z równaniami cząstkowymi (1) – dla wodoru i (2) dla tlenu. Więcej »

  • Czym są reakcje dysproporcjonowania i synproporcjonowania?

    Reakcje dysproporcjonowania i synproporcjonowania to reakcje redoks o nietypowym przebiegu. W przypadku dysproporcjonowania (dysmutacji) część atomów jednego pierwiastka ulega redukcji, a część utlenieniu do różnych stopni utlenienia. Z kolei o synproporcjonowaniu mówi się, gdy atomy danego... Więcej »

Komentarze (0)
Wynik działania 4 + 4 =
Ostatnio komentowane
ok
ktostam • 2021-06-19 15:17:37
Tak
Tak • 2021-06-17 07:30:57
spoko
:) • 2021-06-16 20:42:56
x - wpis został poprawiony, pozdrawiamy :)
ADMIN • 2021-06-15 06:34:20
Mudnok - poprawione, pozdrawiamy :)
ADMIN • 2021-06-15 06:37:39