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Applications de l'électrolyse

Affinage électrolytique des métaux

Le processus d'affinage électrolytique des métaux est utilisé pour extraire les impuretés des métaux bruts. Dans ce processus, un bloc de métal brut est utilisé comme anode, une solution salée diluée de ce métal est utilisée comme électrolyte et des plaques de ce métal pur sont utilisées comme cathode.

Affinage électrolytique du cuivre

Pour comprendre le processus d'affinage électrolytique des métaux, nous allons discuter d'un exemple d'affinage électrolytique du cuivre. Le cuivre extrait de son minerai, connu sous le nom de cuivre à cloison, est pur à 98 à 99 %, mais il peut facilement être porté à 99,95 % de pureté pour des applications électriques par le processus d'électroaffinage.

Dans ce processus d'électrolyse, nous utilisons un bloc de cuivre impur comme anode ou électrode positive, du sulfate de cuivre acidifié avec de l'acide sulfurique, comme électrolyte, et des plaques de cuivre pur revêtues de graphite, comme cathode ou électrode négative.
Le sulfate de cuivre se divise en ion cuivre positif (Cu+ +) et en ion sulfate négatif (SO4 − −). L'ion cuivre positif (Cu+ +) ou cations se déplacera vers l'électrode négative faite de cuivre pur où il prendra des électrons de la cathode, deviendra un atome de Cu et sera déposé sur la surface de graphite de la cathode.

D'autre part, le SO4 − − se déplacera vers l'électrode positive ou anode où il recevra des électrons de l'anode et deviendra un radical SO4 mais comme le radical SO4 ne peut pas exister seul, il attaquera le cuivre de l'anode et formera du CuSO4. Ce CuSO4 se dissoudra ensuite et se divisera dans la solution en ion cuivre positif (Cu+ +) et en ion sulfate négatif (SO4 − −). Ces ions cuivre positifs (Cu+ +) se déplaceront alors vers l'électrode négative où ils prendront des électrons de la cathode, deviendront des atomes de Cu et seront déposés sur la surface de graphite de la cathode. De cette manière, le cuivre du brut impur sera transféré et déposé sur la surface de graphite de la cathode.

Les impuretés métalliques de l'anode sont également fusionnées avec le SO4, formant des sulfates métalliques et se dissolvant dans la solution électrolyte. Les impuretés telles que l'argent et l'or, qui ne sont pas affectées par la solution d'acide sulfurique-sulfate de cuivre, s'accumuleront comme boue ou limon de l'anode. À intervalles réguliers lors de l'affinage électrolytique du cuivre, le cuivre déposé est retiré de la cathode et de l'anode et est remplacé par un nouveau bloc de cuivre brut.
NB : Dans le processus d'affinage électrolytique des métaux ou simplement d'électro-affinage, la cathode est recouverte de graphite afin que le dépôt chimique puisse être facilement éliminé. C'est l'une des applications très courantes de l'électrolyse.

Galvanoplastie

Le processus de galvanoplastie est théoriquement le même que l'électroaffinage – la seule différence est que, au lieu d'une cathode recouverte de graphite, nous devons placer un objet sur lequel la galvanoplastie doit être réalisée. Prenons l'exemple d'une clé en laiton qui doit être plaquée de cuivre en utilisant la galvanoplastie de cuivre.

Galvanoplastie de cuivre

Nous avons déjà indiqué que le sulfate de cuivre se divise en ion cuivre positif (Cu+ +) et en ion sulfate négatif (SO4 − −) dans sa solution. Pour la galvanoplastie de cuivre, nous utilisons une solution de sulfate de cuivre comme électrolyte, du cuivre pur comme anode et un objet (une clé en laiton) comme cathode. La tige de cuivre pur est connectée à la borne positive et la clé en laiton est connectée à la borne négative d'une batterie. Lorsque ces tiges de cuivre et clé sont immergées dans la solution de sulfate de cuivre, la tige de cuivre se comportera comme une anode et la clé comme une cathode. Comme la cathode ou la clé en laiton est connectée à la borne négative de la batterie, elle attirera les cations positifs ou les ions Cu+ + et, une fois que les ions Cu+ + atteignent la surface de la clé en laiton, ils recevront des électrons d'elle, deviendront des atomes de cuivre neutres et seront déposés sur la surface de la clé en laiton en couche uniforme. Les ions sulfate ou SO4 − − se déplaceront vers l'anode et extraieront le cuivre de celle-ci dans la solution, comme mentionné dans le processus d'électro-affinage. Pour un plaquage de cuivre correct et uniforme, l'objet (ici, la clé en laiton) est lentement tourné dans la solution.

Électroformage

La reproduction d'objets par dépôt électrolytique sur un moule quelconque est connue sous le nom d'électroformage. C'est un autre exemple très utile parmi de nombreuses applications de l'électrolyse. Pour cela, nous devons d'abord prendre l'empreinte des objets sur de la cire ou sur un autre matériau similaire à la cire. La surface du moule en cire qui porte l'empreinte exacte de l'objet est recouverte de poudre de graphite pour la rendre conductrice. Ensuite, le moule est plongé dans la solution électrolyte en tant que cathode. Pendant le processus d'électrolyse, le métal électrolyte sera déposé sur la surface recouverte de graphite du moule. Une fois qu'une couche de l'épaisseur désirée est obtenue, l'article est retiré et la cire est fondue pour obtenir l'objet reproduit sous forme de coquille métallique. Un usage populaire de l'électroformage est la reproduction de matrices de disques de gramophone. L'enregistrement original est effectué sur un disque en composition de cire. Ce moule en cire est ensuite recouvert de poudre d'or pour le rendre conducteur. Ensuite, ce moule est plongé dans un électrolyte de vitriol bleu en tant que cathode. La solution est maintenue saturée en utilisant une anode de cuivre. L'électroformage de cuivre sur le moule en cire produit une plaque maîtresse qui est utilisée pour estamper un grand nombre de disques en shellac.

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