Η ηλεκτρόλυση είναι η διαδικασία χρήσης ηλεκτρικού ρεύματος για την πρόκληση χημικής αντίδρασης. Η εν λόγω χημική αντίδραση είναι τυπικά μια αντίδραση αναγωγής-οξείδωσης, όπου τα άτομα ανταλλάσσουν ηλεκτρόνια και αλλάζουν καταστάσεις οξείδωσης. Αυτή η διεργασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή μεταλλικών στερεών, η οποία είναι χρήσιμη για ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση και καθαρισμό διαφόρων μετάλλων.
Βασική ρύθμιση της ηλεκτρόλυσης
Η ηλεκτρόλυση απαιτεί δύο αντίθετα φορτισμένους πόλους, που ονομάζονται κάθοδος και άνοδος. Η κάθοδος είναι αρνητικά φορτισμένη. είναι ο τόπος μείωσης των θετικών ιόντων. Η άνοδος φορτίζεται θετικά. είναι ο τόπος της οξείδωσης των αρνητικών ιόντων. Σε ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο, αυτοί οι δύο πόλοι συνδέονται με μια εξωτερική πηγή ισχύος. Το κύκλωμα συνήθως συμπληρώνεται από ένα διάλυμα αλατιού που ονομάζεται ηλεκτρολύτης. Στην παραγωγή μετάλλου μέσω ηλεκτρόλυσης, ένα στρώμα μετάλλου θα σχηματιστεί στην κάθοδο.
Η φύση της αντίδρασης
Σε μια αντίδραση μείωσης-οξείδωσης - ή redox - δύο διαφορετικά στοιχεία ανταλλάσσουν ηλεκτρόνια. Στη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, στερεό ή τετηγμένο μέταλλο θα εμφανιστεί όταν ένα θετικά φορτισμένο μεταλλικό ιόν κερδίζει ηλεκτρόνια έτσι ώστε να έχει ουδέτερο φορτίο. Τα θετικά μεταλλικά ιόντα υπάρχουν στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα. Μπορούν να σχηματίσουν ένα στερεό ή λιωμένο μέταλλο στην κάθοδο όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό ρεύμα στη συσκευή. Για παράδειγμα, στον ηλεκτρολυτικό καθαρισμό αλουμινίου, τα ιόντα αλουμινίου από τον ηλεκτρολύτη θα μειωθούν σε μια κάθοδο, σχηματίζοντας πολύ καθαρό αλουμίνιο.
Η εφαρμογή της ηλεκτρικής ενέργειας
Για να γίνει η παραγωγή μετάλλου, πρέπει να εφαρμοστεί ηλεκτρικό δυναμικό. Κατά τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, αυτή η ροή ηλεκτρονίων προέρχεται συνήθως από ένα εξωτερικό ρεύμα DC. Μόλις εφαρμοστεί το ηλεκτρικό ρεύμα, τα ηλεκτρόνια θα κινηθούν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος και τα θετικά ιόντα θα κινηθούν στον ηλεκτρολύτη. Στη συνέχεια, η κάθοδος μπορεί να υποστεί αναγωγή με αυτά τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα για να σχηματίσουν μέταλλο.
Το τελικό σημείο της ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης
Η διαδικασία ηλεκτρολυτικής επικάλυψης περιορίζεται από την ποσότητα των θετικών μεταλλικών ιόντων στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα. Μόλις εξαντληθούν όλα αυτά τα ιόντα, η αντίδραση δεν θα έχει κανένα τρόπο να συνεχιστεί. Ως εκ τούτου, δεν θα σχηματιστεί πλέον μέταλλο. Για να συνεχίσετε να σχηματίζετε περισσότερα μέταλλα, πρέπει να προσθέσετε πιο θετικά μεταλλικά ιόντα στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα.