Aplicaciones de Electrólisis Electrochapado Electrorformado Electrorefinación

Aplicaciones de la Electrólisis

Afinación electroquímica de metales

El proceso de afinación electroquímica de metales se utiliza para extraer impurezas de los metales crudos. En este proceso, un bloque de metal crudo se usa como ánodo, una sal diluida de ese metal se usa como electrolito y placas de ese metal puro se usan como cátodo.

Afinación electroquímica del cobre

Para entender el proceso de afinación electroquímica de metales, discutiremos un ejemplo de afinación electroquímica del cobre. El cobre extraído de su mineral, conocido como cobre burbuja, es 98 a 99 % puro, pero puede fácilmente ser purificado hasta un 99.95% para aplicaciones eléctricas mediante el proceso de electrorefinación.

En este proceso de electrólisis, utilizamos un bloque de cobre impuro como ánodo o electrodo positivo, sulfato de cobre acidificado con ácido sulfúrico, como electrolito y placas de cobre puro recubiertas de grafito, como cátodo o electrodo negativo.
El sulfato de cobre se divide en iones de cobre positivos (Cu+ +) e iones de sulfato negativos (SO4 − −). Los iones de cobre positivos (Cu+ +) o cationes se moverán hacia el electrodo negativo hecho de cobre puro donde tomará electrones del cátodo, y se convertirá en átomos de Cu y se depositará en la superficie de grafito del cátodo.

Por otro lado, el SO4 − − se moverá hacia el electrodo positivo o ánodo donde recibirá electrones del ánodo y se convertirá en radical SO4, pero como el radical SO4 no puede existir solo, atacará el cobre del ánodo y formará CuSO4. Este CuSO4 luego se disolverá y se dividirá en la solución como iones de cobre positivos (Cu+ +) e iones de sulfato negativos (SO4 − −). Estos iones de cobre positivos (Cu+ +) luego se moverán hacia el electrodo negativo donde tomarán electrones del cátodo, y se convertirán en átomos de Cu y se depositarán en la superficie de grafito del cátodo. De esta manera, el cobre del crudo impuro será transferido y depositado en la superficie de grafito del cátodo.

Las impurezas metálicas del ánodo también se fusionan con SO4, formando sulfatos metálicos y se disuelven en la solución electrolítica. Las impurezas como plata y oro, que no se ven afectadas por la solución de ácido sulfúrico-sulfato de cobre, se asentarán como lodo o barro del ánodo. A intervalos regulares de la refinación electroquímica del cobre, el cobre depositado se retira del cátodo y el ánodo y se reemplaza por un nuevo bloque de cobre crudo.
NB :- En el proceso de refinación electroquímica de metales o simplemente electro refinación, el cátodo está recubierto de grafito para que el depósito químico pueda ser fácilmente retirado. Esta es una de las aplicaciones muy comunes de la electrólisis.

Electrochapado

El proceso de electrochapado es teóricamente el mismo que la electrorefinación – la única diferencia es que, en lugar de un cátodo recubierto de grafito, tenemos que colocar un objeto sobre el cual se realizará el electrochapado. Tomemos como ejemplo una llave de latón que debe ser chapada de cobre mediante electrochapado de cobre.

Electrochapado de cobre

Ya hemos mencionado que el sulfato de cobre se divide en iones de cobre positivos (Cu+ +) e iones de sulfato negativos (SO4 − −) en su solución. Para el electrochapado de cobre, usamos la solución de sulfato de cobre como electrolito, cobre puro como ánodo y un objeto (una llave de latón) como cátodo. La barra de cobre puro se conecta con el terminal positivo y la llave de latón se conecta con el terminal negativo de una batería. Mientras estas barra de cobre y llave están sumergidas en la solución de sulfato de cobre, la barra de cobre actuará como ánodo y la llave como cátodo. Como el cátodo o la llave de latón está conectado con el terminal negativo de la batería, atraerá los cationes o iones de Cu+ + y al llegar los iones de Cu+ + a la superficie de la llave de latón, recibirán electrones de ella, se convertirán en átomos de cobre neutros y se depositarán en la superficie de la llave de latón como una capa uniforme. Los iones de sulfato o SO4 − − se moverán al ánodo y extraerán cobre de él a la solución, como se mencionó en el proceso de electro-refinación. Para un electrochapado de cobre adecuado y uniforme, el objeto (en este caso, la llave de latón) se rota lentamente en la solución.

Electroformación

La reproducción de objetos mediante el depósito electroquímico en algún tipo de molde se conoce como electroformación. Este es otro ejemplo muy útil entre muchas aplicaciones de la electrólisis. Para ello, primero debemos tomar la impresión de los objetos en cera u otro material similar a la cera. La superficie del molde de cera que lleva la impresión exacta del objeto, se recubre con polvo de grafito para hacerlo conductor. Luego, el molde se sumerge en la solución electrolítica como cátodo. Durante el proceso de electrólisis, el metal electrolítico se depositará en la superficie recubierta de grafito del molde. Después de obtener una capa de espesor deseado, el artículo se retira y la cera se derrite para obtener el objeto reproducido en forma de carcasa metálica. Un uso popular de la electroformación es la reproducción de matrices de discos de gramófono. La grabación original se realiza en un disco de composición de cera. Este molde de cera luego se recubre con polvo de oro para hacerlo conductor. Luego, este molde se sumerge en un electrolito de vitriolo azul como cátodo. La solución se mantiene saturada utilizando un ánodo de cobre. La electroformación de cobre en el molde de cera produce una matriz maestra que se utiliza para estampar un gran número de discos de lac.

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