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.