전기분해의 응용 전기도금 전기성형 전기정제

전기분해의 응용

금속의 전기정제

금속의 전기정제 과정은 원시 금속에서 불순물을 제거하는 데 사용됩니다. 이 과정에서 원시 금속 블록이 양극으로, 그 금속의 희석된 소금이 전해질로, 순수한 금속 판이 음극으로 사용됩니다.

구리의 전기정제

금속의 전기정제 과정을 이해하기 위해 구리의 전기정제 예를 살펴보겠습니다. 광물에서 추출한 구리(블리스터 구리)는 98%~99% 순도이지만, 전기정제 과정을 통해 전기 응용에 적합한 99.95%까지 순도를 높일 수 있습니다.

이 전기분해 과정에서 불순물이 섞인 구리를 양극 또는 양극으로 사용하고, 황산으로 산성화된 구리 황산을 전해질로, 그리고 그래파이트로 코팅된 순수한 구리 판을 음극 또는 음극으로 사용합니다.
구리 황산은 양성자 구리 이온(Cu+ +)과 음성자 황산 이온(SO4 − −)으로 분리됩니다. 양성자 구리 이온(Cu+ +) 또는 양이온은 음극으로 이동하여 음극에서 전자를 받아 Cu 원자로 변환되고, 그래파이트 표면에 침착됩니다.

반면에 SO4 − −는 양극으로 이동하여 양극에서 전자를 받아 라디칼 SO4가 되지만, 라디칼 SO4는 단독으로 존재할 수 없으므로, 양극의 구리를 공격하여 CuSO4를 형성합니다. 이 CuSO4는 용액에서 양성자 구리 이온(Cu+ +)과 음성자 황산 이온(SO4 − −)으로 분리됩니다. 이러한 양성자 구리 이온(Cu+ +)은 음극으로 이동하여 음극에서 전자를 받아 Cu 원자가 되어 그래파이트 표면에 침착됩니다. 이렇게 함으로써 불순물이 섞인 원시 구리가 음극의 그래파이트 표면에 이동하여 침착됩니다.

양극의 금속 불순물도 SO4와 결합하여 금속 황산염을 형성하고 전해질 용액에 녹습니다. 황산-구리 황산 용액에 영향을 받지 않는 은과 금 같은 불순물은 양극 슬러지 또는 진흙으로 침전됩니다. 구리의 전기정제 과정 중 일정 간격으로 음극에 침착된 구리는 벗겨내고, 양극과 음극은 새로운 원시 구리 블록으로 교체됩니다.
참고: 금속의 전기정제 또는 전기정제 과정에서 음극은 그래파이트로 코팅되어 화학적으로 침착된 물질을 쉽게 벗길 수 있도록 합니다. 이것은 전기분해의 매우 일반적인 응용 사례 중 하나입니다.

전기 도금

전기 도금 과정은 이론적으로 전기정제와 동일하며, 유일한 차이는 그래파이트로 코팅된 음극 대신 전기 도금을 수행할 객체를 배치해야 한다는 것입니다. 구리 도금을 사용하여 브라스 열쇠를 구리 도금하는 예를 들어 보겠습니다.

구리 도금

구리 황산은 그 용액에서 양성자 구리 이온(Cu+ +)과 음성자 황산 이온(SO4 − −)으로 분리됩니다. 구리 도금을 위해 구리 황산 용액을 전해질로, 순수한 구리를 양극으로, 객체(브라스 열쇠)를 음극으로 사용합니다. 순수한 구리 막대는 배터리의 양극과 연결되고, 브라스 열쇠는 배터리의 음극과 연결됩니다. 이러한 구리 막대와 열쇠가 구리 황산 용액에 담그면, 구리 막대는 양극으로, 열쇠는 음극으로 작용합니다. 음극 또는 브라스 열쇠가 배터리의 음극과 연결되면, 양성자 구리 이온(Cu+ +)을 끌어들여, 구리 이온이 브라스 열쇠 표면에 도달하면, 이를 통해 전자를 받아 중성 구리 원자가 되어 브라스 열쇠 표면에 균일한 층으로 침착됩니다. 황산 이온(SO4 − −)은 양극으로 이동하여 구리를 추출하여 용액에 용해되며, 이는 전기정제 과정에서 언급한 바와 같습니다. 균일한 구리 도금을 위해 객체(여기서는 브라스 열쇠)는 용액 속에서 천천히 회전시킵니다.

전기 성형

모든 종류의 금형에 전기침착을 통해 객체를 복제하는 것을 전기 성형이라고 합니다. 이는 전기분해의 응용 중 매우 유용한 예 중 하나입니다. 이를 위해 먼저 왁스나 다른 왁스와 같은 재료에 객체의 인상을 찍어야 합니다. 객체의 정확한 인상을 가진 왁스 금형의 표면은 전도성을 부여하기 위해 그래파이트 가루로 코팅됩니다. 그런 다음, 금형은 음극으로 전해질 용액에 담깁니다. 전기분해 과정 중, 전해질 금속은 그래파이트로 코팅된 금형의 인상 표면에 침착됩니다. 원하는 두께의 층을 얻으면, 제품은 제거되고 왁스는 녹아 금속 껍질 형태의 복제 객체를 얻습니다. 전기 성형의 일반적인 사용 사례 중 하나는 그라모폰 레코드 다이스의 복제입니다. 원래 녹음은 왁스 구성의 레코드에 이루어집니다. 이 왁스 금형은 전도성을 부여하기 위해 금 가루로 코팅됩니다. 그런 다음, 이 금형은 음극으로 파란 비트리올 전해질에 담깁니다. 용액은 구리 양극을 사용하여 포화 상태를 유지합니다. 왁스 금형에 구리 전기 성형을 통해 주판을 만들고, 이를 사용하여 많은 수의 셀라크 디스크를 찍어냅니다.

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