Was ist ein elektrolytischer Prozess?
Das elektrolytische Verfahren wird typischerweise verwendet, um Substanzen wie Metalle zu raffinieren oder Materialien aus einer Lösung zu extrahieren. Es gibt drei Hauptkomponenten, die für jeden elektrolytischen Prozess erforderlich sind: Elektrizität, eine Substanz, die freie Ionen enthält, und zwei Objekte, die als Elektroden fungieren. Das Vorhandensein eines elektrischen Stroms, der durch den Elektrolyten fließt, kann eine chemische Reaktion verursachen, die ansonsten nicht spontan auftreten würde. Bei der Raffination von Metallen werden Atome aus einem unreinen Stoff durch den Stromfluss in eine reine Kathode überführt. Das elektrolytische Verfahren kann auch zur Extraktion von Substanzen wie der Raffinierung von Wasserstoff aus Wasser verwendet werden.
Um die Elektrolyse zum Raffinieren von Metall zu verwenden, werden typischerweise beide Elektroden aus diesem Material hergestellt. Für die Anode kann ein unreines Erz oder eine unreine Legierung verwendet werden, und die Kathode wird aus der reinen Form hergestellt. Der Elektrolyt enthält auch das gleiche Metall in Form von freien Ionen, die in Lösung gehalten werden. Wenn ein elektrischer Strom an die Elektroden angelegt wird, kann er zwischen ihnen durch den Elektrolyten fließen. Dies führt dazu, dass Ionen aus der Lösung an der entsprechenden Elektrode anhaften, je nachdem, ob sie positiv oder negativ geladen sind, was dazu führt, dass sich reine Metallatome an der Kathode ansammeln.
Das elektrolytische Verfahren kann auch zum Plattieren eines Metalls mit einem anderen oder zum dekorativen Ätzen verwendet werden. Diese Verwendungen des Verfahrens sind dem Raffinationsverfahren sehr ähnlich, obwohl das Beschichten eines Metalls mit einem anderen als Elektroplattieren bezeichnet wird. Die Verwendung des Elektrolyseprozesses zum Ätzen verwendet typischerweise Acryl und andere Substanzen zum Beschichten des Metalls und wird manchmal als Elektroätzen bezeichnet.
Gase wie Wasserstoff können auch im elektrolytischen Verfahren raffiniert werden. Wasser besteht chemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff und kann mit elektrischem Strom in diese Bestandteile zerlegt werden. Die Anode und die Kathode bestehen jeweils aus der gleichen Substanz, typischerweise aus rostfreiem Stahl oder einem anderen inerten Metall.
Wenn an in Wasser getauchte Elektroden Strom angelegt wird, neigt dieser dazu, in der Nähe der Anode in Sauerstoff und an der Kathode in Wasserstoff zu zerfallen. Durch Platzieren von Sammelgefäßen an der entsprechenden Elektrode kann reiner Sauerstoff oder Wasserstoff gesammelt werden. Da reines Wasser in der Regel nur eine begrenzte Menge an Selbstionisation durchläuft, kann die Anwesenheit von freien Ionen gering sein und der Prozess verläuft in der Regel langsam. Aus diesem Grund wird Wasserstoff bei der Elektrolyse im industriellen Maßstab nicht oft gesammelt.