ЗАСТОСУВАННЯ
ЕЛЕКТРОЛІЗУ
Електроліз
широко використовується у хімічній, металургійній промисловості та у
гальванотехніці.
Електролітичним
методом одержують метали, водень і кисень з води, хлор і луг з розчину , фтор
з розплаву суміші
i
,
окисники: гідроген пероксид, калій перманганат, хлорати, хромати, гіпохлорити,
деякі органічні речовини, наприклад, анілін з нітробензолу.
Добування металів та інших
речовин
Електролізом
водних розчинів на інертних електродах одержують мідь, цинк, кадмій, нікель, кобальт,
марганець та інші метали. Електролітичне виділення металу з розчину називається
електроекстракцією. Наприклад, електроліз водного розчину :
А:
К: .
Електролізом
розплавів добувають метали, що мають великі від’ємні потенціали (,
,
,
,
). Вони
реагують з водою, тому не можуть бути одержані в розчинах.
Очистка (рафінування)
металів
Сучасна
техніка пред’являє великі вимоги до
чистоти матеріалів, у тому числі і до металів.
Методом
електролітичного рафінування очищують багато металів: ,
,
,
,
,
,
,
i ін.
Для
очистки металів використовують електроліз із розчинним анодом. З неочищеного
металу виготовляють пластини і ставлять їх як аноди в електролізер з
електролітом. При проходженні електричного струму метал зазнає анодного
розчинення – переходить у розчин у вигляді катіонів. На катоді катіони металу
відновлюються, утворюючи там компактний осад чистого металу. Домішки випадають
у вигляді анодного шламу, або переходять в електроліт, звідки їх періодично
видаляють.
Приклад:
електролітичне рафінування міді.
Аноди
з чорнової (неочищеної) міді встановлюють в електролізер, заповнений розчином ,
підкисленим
для збільшення електропровідності. Між анодами
розміщують катоди з тонких листів чистої міді. Напругу підтримують в межах
0,2-0,4 Bольт.
Атоми міді з анода переходять у розчин, а звідти прямують до катода, де
відновлюються до металу.
Процеси
на електродах:
(+)
А:
(–) K: .
Домішки
з більш низьким потенціалом, ніж у (
,
,
,
)
окиснюючись на аноді, переходять в розчин. Інші домішки з потенціалом вищим, як у
, не
окиснюються і випадають у вигляді осаду на дно ванни (анодний шлам). Він іде на
переробку для добування
,
,
,
.
Вміст в катодній міді 99,98 %.
Гальванотехніка
– це сукупність різних видів електрохімічної обробки металів з метою зміни
розмірів і форми виробів або стану їх поверхні. Видами гальванотехніки є
гальваностегія, гальванопластика, оксидування алюмінію, магнію та їх сплавів,
електрополірування сталі. Електрохімічна обробка використовується для захисту
лопаток турбін, виготовлення штампів, зміни конфігурації виробів з твердих і
тугоплавких металів, одержання і обробки отворів і пустот, для фрезерування,
точіння і шліфування різних виробів, для заточки інструмента.
Гальваностегія
– це процес осадження на поверхні металічних виробів іншого металу у вигляді
гальванічних покриттів. Товщина покрить може становити від 1 до 100 мкм.
Гальванічні покриття наносяться для захисту поверхні металу від корозії (,
,
),
для надання поверхневому шарові твердості (
,
),
для покращення зовнішнього вигляду (
,
,
),
для підвищення електропровідності (
,
,
),
для одержання магнітних плівок (
,
),
для зменшення коефіцієнта тертя (
,
,
).
Найважливішими є гальванічне хромування та нікелювання.
Покриття
наносять методом електролізу розчинів як з розчинним анодом (,
,
,
,
) так і з нерозчинним (
,
).
Схема
нанесення гальванічного покриття така: добре очищену і знежирену деталь
занурюють у розчин солі того металу, яким її хочуть покрити, і під’єднують як
катод у колі постійного струму. Під час пропускання струму на деталі
осаджується з розчину захисний шар металу:
(–)
К: .
Найкращий
захист створють дрібнокристалічні щільні осади. Вони мають хороші механічні
властивості.
Гальванопластика
– це виготовлення точних металічних копій з рельєфних предметів методом
електроосадження металу. В гальванопластиці використовуються звичайно
неметалеві катоди з поверхневою провідністю за рахунок нанесеного
електропровідного шару. На такий катод осаджується метал, який легко
відділяється і за формою є дзеркальним відбитком форми катода. З допомогою
гальванопластики виготовляють матриці, прес-форми для пресування різних
виробів, друковані радіотехнічні схеми, друкарські кліше.