Sisältö
Elektrolyysi on prosessi, jossa käytetään sähkövirtaa kemiallisen reaktion indusoimiseen. Kyseinen kemiallinen reaktio on tyypillisesti pelkistys-hapettumisreaktio, jossa atomit vaihtavat elektroneja ja vaihtavat hapetustiloja. Tätä prosessia voidaan käyttää metallin kiinteiden aineiden tuottamiseen, mikä on hyödyllistä galvanoinnissa ja erilaisten metallien puhdistamisessa.
Elektrolyysin perusasetukset
Elektrolyysi vaatii kaksi vastakkaisesti varautunutta napaa, joita kutsutaan katodi ja anodi. Katodi on negatiivisesti varautunut; se on positiivisten ionien pelkistyspaikka. Anodi on positiivisesti varautunut; se on negatiivisten ionien hapettumispaikka. Elektrolyyttisessä kennossa nämä kaksi napaa on kytketty ulkoiseen virtalähteeseen. Piirin suorittaa tyypillisesti suolaliuos, jota kutsutaan elektrolyytiksi. Tuotettaessa metallia elektrolyysin avulla katodille muodostuu metallikerros.
Reaktion luonne
Pelkistys-hapetus- tai redox-reaktiossa 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 elektrolyyttisessä liuoksessa. Ne voivat muodostaa kiinteän tai sulan metallin katodille, kun laitteeseen johdetaan sähkövirtaa. Esimerkiksi alumiinin elektrolyyttisessä puhdistuksessa alumiini-ionit elektrolyytistä vähenevät katodilla, muodostaen erittäin puhtaan alumiinin.
Sähkön käyttö
Jotta metallin tuotanto tapahtuisi, on käytettävä sähköpotentiaalia. Elektrolyysiprosessissa tämä elektronien virtaus tulee tyypillisesti ulkoisesta tasavirrasta. Kun sähkövirta on syötetty, elektronit liikkuvat ulkoisen piirin läpi ja positiiviset ionit liikkuvat elektrolyytissä. Sitten katodi voidaan pelkistää näillä elektronilla ja ioneilla metallin muodostamiseksi.
Galvanoinnin päätepiste
Galvanointiprosessia rajoittaa positiivisten metalli-ionien määrä elektrolyyttisessä liuoksessa. Kun kaikki nämä ionit on käytetty, reaktiota ei voida jatkaa. Siksi enää metallia ei muodostu. Jotta voidaan jatkaa metallin muodostumista, sinun on lisättävä enemmän positiivisia metalli-ioneja elektrolyyttiseen liuokseen.