Ứng dụng của quá trình điện phân
Tinh chế điện phân kim loại
Quá trình tinh chế điện phân kim loại được sử dụng để loại bỏ tạp chất từ kim loại thô. Trong quá trình này, một khối kim loại thô được sử dụng làm anôt, một dung dịch muối loãng của kim loại đó được sử dụng làm điện giải và các tấm kim loại tinh khiết được sử dụng làm catôt.
Tinh chế điện phân đồng
Để hiểu rõ hơn về quá trình tinh chế điện phân kim loại, chúng ta sẽ thảo luận về một ví dụ về tinh chế điện phân đồng. Đồng được chiết xuất từ quặng, còn gọi là đồng bọt, có độ tinh khiết từ 98 đến 99%, nhưng có thể dễ dàng nâng lên 99,95% cho ứng dụng điện bằng cách sử dụng quá trình điện tinh chế.
Trong quá trình điện phân, chúng ta sử dụng một khối đồng không tinh khiết làm anôt hoặc điện cực dương, dung dịch sunfat đồng pha với axit sulfuric làm điện giải, và các tấm đồng tinh khiết phủ graphite làm catôt hoặc điện cực âm.
Dung dịch sunfat đồng phân thành ion đồng dương (Cu+ +) và ion sunfat âm (SO4 − −). Ion đồng dương (Cu+ +) hoặc cation sẽ di chuyển về phía điện cực âm làm bằng đồng tinh khiết, nơi nó nhận electron từ catôt, trở thành nguyên tử Cu và được lắng đọng trên bề mặt graphite của catôt.
Ngược lại, SO4 − − sẽ di chuyển về phía điện cực dương hoặc anôt, nơi nó sẽ nhận electron từ anôt và trở thành gốc tự do SO4 nhưng vì gốc tự do SO4 không thể tồn tại riêng lẻ, nó sẽ tấn công đồng ở anôt và tạo thành CuSO4. CuSO4 này sau đó sẽ tan và phân chia trong dung dịch thành ion đồng dương (Cu+ +) và ion sunfat âm (SO4 − −). Các ion đồng dương (Cu+ +) này sau đó sẽ di chuyển về phía điện cực âm, nơi chúng nhận electron từ catôt, trở thành nguyên tử Cu và được lắng đọng trên bề mặt graphite của catôt. Bằng cách này, đồng trong kim loại thô sẽ được chuyển và lắng đọng trên bề mặt graphite của catôt.
Các tạp chất kim loại của anôt cũng kết hợp với SO4, tạo thành sunfat kim loại và tan trong dung dịch điện giải. Các tạp chất như bạc và vàng, vốn không bị ảnh hưởng bởi dung dịch axit sulfuric - sunfat đồng, sẽ lắng xuống dưới dạng bùn anôt. Sau mỗi lần tinh chế điện phân đồng, đồng đã lắng đọng trên catôt được lấy ra và anôt & catôt được thay thế bằng một khối đồng thô mới.
Lưu ý: Trong quá trình tinh chế điện phân kim loại hay đơn giản là điện tinh chế, catôt được phủ graphite để chất hóa học lắng đọng có thể dễ dàng tách ra. Đây là một trong những ứng dụng phổ biến của điện phân.
Điện mạ
Quá trình điện mạ về lý thuyết giống như điện tinh chế – chỉ khác ở chỗ, thay vì catôt phủ graphite, chúng ta phải đặt một vật cần điện mạ. Hãy xem xét ví dụ về việc mạ đồng cho chìa khóa đồng thau bằng điện mạ đồng.
Điện mạ đồng
Chúng ta đã nêu rằng dung dịch sunfat đồng phân thành ion đồng dương (Cu+ +) và ion sunfat âm (SO4 − −) trong dung dịch. Đối với điện mạ đồng, chúng ta sử dụng dung dịch sunfat đồng làm điện giải, đồng tinh khiết làm anôt và một vật (chìa khóa đồng thau) làm catôt. Thanh đồng tinh khiết được kết nối với cực dương và chìa khóa đồng thau được kết nối với cực âm của pin. Khi thanh đồng và chìa khóa được nhúng vào dung dịch sunfat đồng, thanh đồng sẽ hoạt động như anôt và chìa khóa sẽ hoạt động như catôt. Vì catôt hoặc chìa khóa đồng thau được kết nối với cực âm của pin, nó sẽ thu hút các cation dương hoặc ion Cu+ + và khi ion Cu+ + tiếp xúc với bề mặt chìa khóa, chúng sẽ nhận electron từ nó, trở thành nguyên tử đồng trung hòa và được lắng đọng trên bề mặt chìa khóa dưới dạng lớp đồng đều. Ion sunfat hoặc SO4 − − di chuyển về phía anôt và lấy đồng từ nó vào dung dịch như đã đề cập trong quá trình điện tinh chế. Để mạ đồng đồng đều, vật (ở đây là chìa khóa đồng thau) được xoay chậm trong dung dịch.
Điện tạo hình
Sản xuất lại các đối tượng bằng cách điện phân lắng đọng trên một loại khuôn được gọi là điện tạo hình. Đây là một ví dụ rất hữu ích khác trong số nhiều ứng dụng của điện phân. Đầu tiên, chúng ta phải lấy dấu vết của các đối tượng trên sáp hoặc trên vật liệu tương tự như sáp. Bề mặt của khuôn sáp mang dấu vết chính xác của đối tượng được phủ bột graphite để làm cho nó dẫn điện. Sau đó, khuôn được nhúng vào dung dịch điện giải như catôt. Trong quá trình điện phân, kim loại điện giải sẽ lắng đọng trên bề mặt khuôn đã phủ graphite. Sau khi đạt được lớp dày mong muốn, sản phẩm được lấy ra và sáp được làm chảy để có được đối tượng tái tạo dưới dạng vỏ kim loại. Một ứng dụng phổ biến của điện tạo hình là sản xuất lại các bản ghi đĩa hát. Ghi âm ban đầu được thực hiện trên đĩa sáp. Khuôn sáp này sau đó được phủ bột vàng để làm cho nó dẫn điện. Sau đó, khuôn này được nhúng vào dung dịch sunfat đồng lam như catôt. Dung dịch được giữ bão hòa bằng cách sử dụng anôt đồng. Quá trình điện tạo hình đồng trên khuôn sáp tạo ra bản chủ được sử dụng để dập một số lượng lớn đĩa shellac.
Tuyên bố: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.