Ηλεκτρολυτική Διύλιση Χαλκού

Η ηλεκτρολυτική διύλιση του χαλκού χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του μετάλλου χρησιμοποιώντας ηλεκτρόλυση.

Σε αυτή τη μέθοδο, η άνοδος κατασκευάζεται από ακάθαρτο χαλκό, ενώ η κάθοδος από καθαρό χαλκό. Ο ηλεκτρολύτης κατασκευάζεται από οξινισμένο διάλυμα θειικού χαλκού. Όταν διοχετεύεται ηλεκτρισμός, ο ακάθαρτος χαλκός από την άνοδο διαλύεται στον ηλεκτρολύτη, ενώ ο καθαρός χαλκός εναποτίθεται στην κάθοδο.

Με αυτόν τον τρόπο, λαμβάνεται καθαρός χαλκός από την κάθοδο.

Τι είναι η διύλιση;

Ο καθαρισμός είναι η διαδικασία αφαίρεσης ακαθαρσιών για να ληφθεί καθαρό μέταλλο. Διάφορες διαδικασίες χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών από τα μέταλλα. Αυτά βασίζονται στη φύση του μετάλλου και των ακαθαρσιών.

Οι διάφορες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό μετάλλων είναι:

1. Απόσταξη
2. Liquation
3. Διυλίωση ζώνης
4. Διυλισμός φάσης ατμού
5. Ηλεκτρολυτική διύλιση

Η ηλεκτρολυτική διύλιση είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη.

Εκτός από τον χαλκό, μέταλλα όπως ο άργυρος και ο ψευδάργυρος εξευγενίζονται με ηλεκτρόλυση.

Το 1847, ο Μαξιμιλιανός, δούκας του Leuchtenberg, έδειξε για πρώτη φορά πειραματικά την ηλεκτρολυτική διύλιση του χαλκού.

Ηλεκτρόλυση

Ο όρος «ηλεκτρόλυση», που εισήχθη από τον Michael Faraday, αναφέρεται στη διαδικασία με την οποία ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω μιας χημικής ουσίας για να προκληθεί μια χημική αλλαγή.

Στην ηλεκτρόλυση, ένα συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από έναν ηλεκτρολύτη. Ως αποτέλεσμα, συμβαίνουν χημικές αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια και τα υλικά αποσυντίθενται.

Τα κύρια συστατικά της ηλεκτρόλυσης είναι:

1. Ένας ηλεκτρολύτης
2. Ηλεκτρόδια
3. Μια εξωτερική πηγή ρεύματος
4. Μια γέφυρα αλατιού

Μια χημική ουσία που περιέχει ελεύθερα ιόντα και φέρει ηλεκτρικό ρεύμα είναι γνωστή ως ηλεκτρολύτης.

Ο ηλεκτρικός αγωγός που χρησιμοποιείται για να έρθει σε επαφή με το μη μεταλλικό τμήμα ενός κυκλώματος ονομάζεται ηλεκτρόδιο.

Τα ηλεκτρόδια βυθίζονται στον ηλεκτρολύτη και χωρίζονται με απόσταση. Το ρεύμα ρέει μεταξύ τους μέσω του ηλεκτρολύτη. Τα ηλεκτρόδια συνδέονται επίσης με την πηγή ισχύος, ολοκληρώνοντας το ηλεκτρικό κύκλωμα.

Η ηλεκτρόλυση περιλαμβάνει την ανταλλαγή ιόντων και ατόμων, η οποία συμβαίνει ως αποτέλεσμα της προσθήκης ή της αφαίρεσης ηλεκτρονίων λόγω του ρεύματος που εφαρμόζεται.

Διαδικασία ηλεκτρολυτικής διύλισης

Η ηλεκτρολυτική διύλιση είναι επίσης γνωστή ως ηλεκτροδιύλιση. Σε αυτή τη μέθοδο, μέταλλα όπως ο χαλκός καθαρίζονται χρησιμοποιώντας ηλεκτρόλυση.

Μια λωρίδα ακάθαρτου μετάλλου χρησιμοποιείται ως άνοδος και μια λωρίδα καθαρού μετάλλου ως κάθοδος. Ένα υδατικό διάλυμα μεταλλικού άλατος χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης.

Στο αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο ή κάθοδο, τα μεταλλικά κατιόντα αποκτούν ηλεκτρόνια και μειώνονται. Με αυτόν τον τρόπο, εναποτίθενται στην κάθοδο ως καθαρά ουδέτερα άτομα μετάλλου.

Στην ηλεκτρολυτική διύλιση, η άνοδος είναι το ακάθαρτο μέταλλο και οι ακαθαρσίες χάνονται κατά τη μεταφορά του μετάλλου από την άνοδο στην κάθοδο.

Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία, σχηματίζεται καθαρό μέταλλο στην κάθοδο διαλύοντας το ακάθαρτο μέταλλο στην άνοδο.

Οι ακόλουθες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του ηλεκτρολυτικού διαλύματος:

Αντίδραση στην κάθοδο

Mn+ + ne- → M

Αντίδραση στην άνοδο:

M → Mn+ + ne-

Ηλεκτρολυτική διύλιση χαλκού

Ο ακάθαρτος ή blister χαλκός είναι περίπου 99% καθαρός όταν εξάγεται από το μετάλλευμα. Τα μέταλλα του χαλκού μπορούν να εξευγενιστούν έως και 99,99% με ηλεκτρολυτική διύλιση. Η άνοδος (θετικό ηλεκτρόδιο) είναι κατασκευασμένη από ακάθαρτο χαλκό και η κάθοδος (αρνητικό ηλεκτρόδιο) από καθαρό χαλκό. Ο θειικός χαλκός οξινισμένος με θειικό οξύ χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης σε αυτή τη διαδικασία. Περνώντας ηλεκτρικό ρεύμα, το ακάθαρτο μέταλλο διαλύεται από την άνοδο στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα. Σε αυτή τη φάση, ο θειικός χαλκός διασπάται σε ιόντα Cu++ και (SO4)2-. Τα θετικά ιόντα χαλκού, γνωστά και ως κατιόντα, κινούνται προς την κάθοδο, η οποία αποτελείται από καθαρό μέταλλο χαλκού. Τα μεταλλικά κατιόντα απορροφούν ηλεκτρόνια από την κάθοδο και εναποτίθενται στην κάθοδο ως άτομα Cu. Έτσι, παράγεται καθαρός χαλκός στην κάθοδο.

Οι ακόλουθες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του ηλεκτρολυτικού διαλύματος:

Στην κάθοδο:

Cu2+ + 2e- → Cu

Στην άνοδο:

Cu → Cu2+ + 2e-

Οι διαλυτές ακαθαρσίες διαλύονται στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα, ενώ οι αδιάλυτες ακαθαρσίες μπορούν να βρεθούν στον πυθμένα της ανόδου. Αυτή η αδιάλυτη ακαθαρσία είναι γνωστή ως λάσπη ανόδου.

Σε αυτή τη μέθοδο, η κάθοδος επικαλύπτεται με γραφίτη καθώς διευκολύνει τον διαχωρισμό του καθαρού χαλκού.

Σημασία της ηλεκτρολυτικής διύλισης του χαλκού

Ο ακάθαρτος χαλκός είναι λιγότερο αγώγιμος από τον καθαρό. Οι ακαθαρσίες μειώνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα του χαλκού. Όπως γνωρίζουμε, ο χαλκός χρησιμοποιείται στην κατασκευή ηλεκτρικών καλωδίων λόγω της αγώγιμης φύσης του. Όταν λαμβάνεται ο χαλκός, είναι 99% καθαρός. μετά την ηλεκτρολυτική διύλιση, γίνεται σχεδόν 99,99% καθαρό.

Ως εκ τούτου, η ηλεκτρολυτική διύλιση είναι εξαιρετικά σημαντική.

Συμπέρασμα 

Η ηλεκτρολυτική διύλιση είναι η μέθοδος κατά την οποία χρησιμοποιείται ηλεκτρισμός για τον καθαρισμό ακάθαρτων μετάλλων. Η άνοδος είναι κατασκευασμένη από ακάθαρτο χαλκό και η κάθοδος από καθαρό χαλκό. Ο θειικός χαλκός οξινισμένος με θειικό οξύ χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης. Περνώντας ηλεκτρικό ρεύμα, ακάθαρτο μέταλλο διαλύεται από την άνοδο στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα. Τα θετικά ιόντα χαλκού κινούνται προς την κάθοδο, που αποτελείται από καθαρό χαλκό. Τα μεταλλικά κατιόντα απορροφούν ηλεκτρόνια από την κάθοδο και εναποτίθενται στην κάθοδο ως άτομα Cu. Έτσι, παράγεται καθαρός χαλκός στην κάθοδο.