Elektrolyysi on prosessi, jossa sähkövirtaa käytetään kemiallisen reaktion aikaansaamiseen. Kyseinen kemiallinen reaktio on tyypillisesti pelkistys-hapetusreaktio, jossa atomit vaihtavat elektroneja ja muuttavat hapetustiloja. Tätä prosessia voidaan käyttää metallikiintojen tuottamiseen, mikä on hyödyllistä galvanoinnissa ja erilaisten metallien puhdistuksessa.
Elektrolyysin perusasetukset
Elektrolyysi vaatii kaksi vastakkaisesti varattua napaa, joita kutsutaan katodiksi ja anodiksi. Katodi on negatiivisesti varattu; se on positiivisten ionien pelkistymispaikka. Anodi on positiivisesti varautunut; se on negatiivisten ionien hapettumispaikka. Elektrolyysikennossa nämä kaksi napaa on kytketty ulkoiseen virtalähteeseen. Piiri täydennetään tyypillisesti suolaliuoksella, jota kutsutaan elektrolyytiksi. Metallin tuotannossa elektrolyysin avulla katodille muodostuu metallikerros.
Reaktion luonne
Pelkistys-hapetus- tai redoksireaktiossa kaksi eri elementtiä vaihtavat elektroneja. Elektrolyysiprosessissa kiinteä tai sula metalli ilmestyy, kun positiivisesti varautunut metalli-ioni saa elektroneja siten, että sillä on neutraali varaus. Positiivisia metalli-ioneja on läsnä elektrolyyttiliuoksessa. Ne voivat muodostaa kiinteän tai sulan metallin katodille, kun laitteeseen syötetään sähkövirtaa. Esimerkiksi alumiinin elektrolyyttisessä puhdistuksessa elektrolyytin alumiini-ionit pelkistyvät katodissa muodostaen erittäin puhdasta alumiinia.
Sähkön käyttö
Metallin tuotannon toteuttamiseksi on käytettävä sähköpotentiaalia. Elektrolyysiprosessissa tämä elektronivirta tulee tyypillisesti ulkoisesta tasavirtavirrasta. Kun sähkövirta on kytketty, elektronit liikkuvat ulkoisen piirin läpi ja positiiviset ionit liikkuvat elektrolyytissä. Sitten katodi voidaan pelkistää näiden elektronien ja ionien kanssa muodostaen metallia.
Galvanoinnin loppupiste
Galvanointiprosessia rajoittaa positiivisten metalli-ionien määrä elektrolyyttiliuoksessa. Kun kaikki nämä ionit on käytetty loppuun, reaktiolla ei ole mitään tapaa jatkaa. Siksi ei enää muodostu metallia. Metallin muodostamisen jatkamiseksi sinun on lisättävä enemmän positiivisia metalli-ioneja elektrolyyttiliuokseen.