Elektrolyse is het proces waarbij elektrische stroom wordt gebruikt om een chemische reactie op te wekken. De chemische reactie in kwestie is typisch een reductie-oxidatiereactie, waarbij atomen elektronen uitwisselen en oxidatietoestanden veranderen. Dit proces kan worden gebruikt om vaste metalen te produceren, wat nuttig is voor galvaniseren en de zuivering van verschillende metalen.
Basisinstelling van elektrolyse
Voor elektrolyse zijn twee tegengesteld geladen polen nodig, de kathode en anode. De kathode is negatief geladen; het is de plaats van de reductie van positieve ionen. De anode is positief geladen; het is de plaats van de oxidatie van negatieve ionen. In een elektrolysecel zijn deze twee polen verbonden met een externe stroombron. Het circuit wordt meestal voltooid door een zoutoplossing die de elektrolyt wordt genoemd. Bij de productie van metaal door middel van elektrolyse zal zich een laag metaal vormen op de kathode.
De aard van de reactie
In een reductie-oxidatie - of redox - reactie wisselen twee verschillende elementen elektronen uit. Tijdens het elektrolyseproces zal vast of gesmolten metaal verschijnen wanneer een positief geladen metaalion elektronen krijgt zodat het een neutrale lading heeft. De positieve metaalionen zijn aanwezig in de elektrolytische oplossing. Ze kunnen een vast of gesmolten metaal vormen op de kathode wanneer elektrische stroom op het apparaat wordt toegepast. Bij de elektrolytische zuivering van aluminium worden bijvoorbeeld aluminiumionen uit de elektrolyt aan een kathode gereduceerd, waardoor zeer zuiver aluminium ontstaat.
De toepassing van elektriciteit
Om de productie van metaal te laten plaatsvinden, moet een elektrische potentiaal worden aangelegd. Tijdens het elektrolyseproces komt deze stroom van elektronen meestal van een externe gelijkstroom. Zodra de elektrische stroom is aangelegd, zullen elektronen door het externe circuit bewegen en zullen positieve ionen in de elektrolyt bewegen. Vervolgens kan de kathode reductie ondergaan met deze elektronen en ionen om metaal te vormen.
Het eindpunt van galvaniseren
Het galvanisatieproces wordt beperkt door de hoeveelheid positieve metaalionen in de elektrolytische oplossing. Als al deze ionen eenmaal zijn opgebruikt, kan de reactie niet meer doorgaan. Er zal zich dus geen metaal meer vormen. Om meer metaal te blijven vormen, moet u meer positieve metaalionen aan de elektrolytische oplossing toevoegen.