Zastosowanie elektrolizy – JR

Zastosowanie elektrolizy

Elektroliza znalazła zastosowanie przede wszystkim do otrzymywania pewnych związków (jak NaOH) oraz do oczyszczania metali. Omówimy poniżej kilka podstawowych zastosowań:-)

  • Otrzymywanie NaOH. Stosowane się przede wszystkim dwie metody.

Metoda przeponowa polega na elektrolizie solanki (solanka to stężony roztwór NaCl.

Zapamiętaj  tą nazwę, może Ci się przydać w różnych dziedzinach). W tej metodzie na katodzie redukuje się woda (i powstają jony OH oraz wodór) a na katodzie utleniają się jony chlorkowe do chloru, który jest gazem i łatwo się go pozbyć. W roztworze pozostaje nam już tylko NaOH.

Pomiędzy elektrodami umieszcza się przegrodę, która uniemożliwia mieszanie się powstającego chloru z NaOH – mogłyby one ze sobą reagować tego byśmy nie chcieli.

Drugą metodą jest metoda rtęciowa – tutaj także używa się solanki, ale elektrody są zrobione z rtęci. To jedyny ciekły w warunkach pokojowych metal. Może on rozpuszczać w sobie inne metale (wspomniałam już o tym kilka punktów wcześniej). Na katodzie powstaje sód i rozpuszcza się w rtęci tworząc amalgamat, dzięki czemu sód nie reaguje z wodą.

  • Rafinacja miedzi, czyli oczyszczanie.

Wiele metali jest silnie zanieczyszczonych różnymi domieszkami. W czasie elektrolizy można bardzo dokładnie oczyścić metal i tyh domieszek.

Wiesz już, że jeśli mamy roztwór wielu jonów, to rozładowują się one po kolei a nie wszystkie jednocześnie.

Metoda działa tak: katodę robimy z czystej miedzi a naszą zanieczyszczoną miedź wstawiamy jako ANODĘ – obie elektrody zanurzamy w wodnym roztworze CuSO4. Anoda miedziana chętnie się roztwarza w czasie elektrolizy.

W czasie tego „rozpuszczania” wszelkie zanieczyszczenia dostają się do roztworu razem z jonami miedzi, ale tylko czysta miedź osadza się na katodzie. Wszystkie zanieczyszczenia opadają na dno (to co się tam na dnie zbiera ma dość obrazową nazwę:. szlam anodowy). Stężenie jonów miedzi się w roztworze nie zmienia ‐ tyle samo ile przechodzi do roztworu z anody ‐ tyle wydziela się na katodzie.

  • Otrzymywanie Al z Al2O3

Jest to dobra metoda otrzymywania glinu (do produkcji np. folii aluminiowej). Tlenek glinu ogrzewa się aż do stopienia. Niestety ma on bardzo wysoką temperaturę topnienia, bo około 2000°C! Trudno jest uzyskać tak wysoką temperaturę, dlatego trzeba sobie jakoś pomóc 😉 Do tlenku glinu dodaje się tzw. kriolit: Na3AlF6, który powoduje obniżenie temperatury w której tlenek glinu się topi.

Zobacz,  jakie reakcje zachodzą na elektrodach:

(‐) K:      Al3+ + 3e → Al    | ·4

(+) A:    2O2  → O2 + 4e‐   | ·3

sumarycznie:     4Al3+ + 6O2   →3O2 + 4Al

W tej metodzie jest pewne ograniczenie. Nie powinniśmy używać tutaj elektrod grafitowych (dość popularnych w przemyśle) ponieważ grafitowa anoda może przereagować z powstającym tlenem i powstaje dwutlenek węgla, który (wg. ogólnej teorii) zanieczyszcza środowisko.

  • Galwanotechnika to pokrywanie przedmiotów cienką warstwą metalu, np. cynkowanie blach, posrebrzanie biżuterii czy bombek choinkowych.

Jeśli chcemy pokryć metalem jakiś przedmiot, to – jak sądzisz – musimy go podłączyć jak katodę czy anodę?

Oczywiście na katodzie zachodzi redukcja, a więc wydzielanie metali, czyli przedmiot musimy użyć jako katodę. Przy użyciu w postaci anody moglibyśmy co najwyższej go oczyścić lub dość mocno go zniszczyć.

Zanurzamy nasz przedmiot w roztworze jonów tego metalu, jakim chcemy go pokryć i uruchamiamy elektrolizę, np.:

(‐) K:      Zn2+ + 2e → Zn                                lub                                 (-)K:       Ag+ + e → Ag