電解の応用 電気めっき 電解成形 電解精錬
電解の応用
金属の電解精製
金属の電解精製の過程は、粗金属から不純物を取り除くために使用されます。この過程では、粗金属の塊を陽極として、その金属の希釈された塩を電解液として、その純粋な金属の板を陰極として使用します。
銅の電解精製
金属の電解精製の過程を理解するために、銅の電解精製の例について説明します。鉱石から抽出された銅、いわゆる水泡銅は98〜99％純粋ですが、電気溶解の過程により、電気用途に適した99.95%まで純度を上げることができます。
この電解の過程では、不純な銅の塊を陽極または正極、硫酸で酸化された硫酸銅を電解液、グラファイトでコーティングされた純粋な銅の板を陰極または負極として使用します。
硫酸銅は正の銅イオン（Cu+ +）と負の硫酸イオン（SO4 − −）に分裂します。正の銅イオン（Cu+ +）またはカチオンは、純粋な銅で作られた負極に向かって移動し、そこでカソードから電子を受け取り、Cu原子となり、カソードのグラファイト表面に沈殿します。
一方、SO4 − −は陽極または正極に向かって移動し、そこで陽極から電子を受け取りラジカルSO4になりますが、ラジカルSO4は単独では存在できないため、陽極の銅を攻撃してCuSO4を形成します。このCuSO4は溶液中で溶解し、正の銅イオン（Cu+ +）と負の硫酸イオン（SO4 − −）に分裂します。これらの正の銅イオン（Cu+ +）は負極に向かって移動し、そこでカソードから電子を受け取り、Cu原子となってカソードのグラファイト表面に沈殿します。このようにして、不純な粗銅の銅はカソードのグラファイト表面に転送され、沈殿します。
陽極の金属不純物もSO4と反応して金属硫酸を形成し、電解液溶液中に溶解します。硫化銅硫酸溶液に影響されない銀や金などの不純物は、陽極スラッジまたは泥として沈殿します。銅の電解精製の定期的な間隔で、カソードに沈殿した銅を取り出し、陽極とカソードを新しい粗銅の塊に置き換えます。
注：金属の電解精製または単に電気精製の過程では、カソードはグラファイトでコーティングされており、化学的に沈殿されたものが容易に剥離できるようにしています。これは電解の非常に一般的な応用の一つです。
電鍍
電鍍の過程は理論的には電気精製と同じですが、違いはグラファイトコーティングされたカソードの代わりに、電鍍を行うオブジェクトを配置することです。真鍮の鍵に銅電鍍を行う例を考えてみましょう。
銅電鍍
既に述べたように、硫酸銅はその溶液中で正の銅イオン（Cu+ +）と負の硫酸イオン（SO4 − −）に分裂します。銅電鍍には、硫酸銅溶液を電解液として、純粋な銅を陽極とし、オブジェクト（ここでは真鍮の鍵）をカソードとして使用します。純粋な銅棒はバッテリーの正極に接続され、真鍮の鍵はバッテリーの負極に接続されます。これらの銅棒と鍵が硫酸銅溶液に浸されているとき、銅棒は陽極として機能し、鍵はカソードとして機能します。カソードまたは真鍮の鍵がバッテリーの負極に接続されているため、正のカチオンまたはCu+ +イオンを引き寄せ、Cu+ +イオンが真鍮の鍵の表面に到達すると、それらは電子を受け取り、中性の銅原子になり、真鍮の鍵の表面に均一な層として沈殿します。硫酸またはSO4 − −イオンは陽極に向かって移動し、そこに電子を与えてラジカルSO4になりますが、ラジカルSO4は単独では存在できないため、陽極の銅を攻撃してCuSO4を形成します。このCuSO4は溶液中に溶解し、正の銅イオン（Cu+ +）と負の硫酸イオン（SO4 − −）に分裂します。これらの正の銅イオン（Cu+ +）は負極に向かって移動し、そこでカソードから電子を受け取り、Cu原子となり、カソードのグラファイト表面に沈殿します。このようにして、不純な粗銅の銅はカソードのグラファイト表面に転送され、沈殿します。
電形成
モールド上での電解沈積による物体の複製は電形成と呼ばれます。これは電解の応用例の一つです。まず、ワックスまたは他のワックスのような材料に物体の型を取ります。ワックスの型の表面には、導電性にするためにグラファイト粉をコーティングします。次に、型を電解質溶液に浸けてカソードとして使用します。電解過程で、電解質金属がグラファイトコーティングされた型の表面に沈殿します。所定の厚さの層を得たら、部品を取り出し、ワックスを溶かして金属シェルの形で再現された物体を得ます。電形成の一般的な使用例の一つは、蓄音機レコードダイスの複製です。オリジナルの録音はワックス組成のレコード上に行われます。このワックス型は導電性にするために金粉でコーティングされます。次に、この型を青ビトリオール電解液に浸けてカソードとして使用します。溶液は銅陽極を使用して飽和状態に保ちます。ワックス型上の銅の電形成によって、多くのシェラックディスクをスタンプするためのマスタープレートが生成されます。
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