Ηλεκτρολυτική Διύλιση Μετάλλων

Η ηλεκτρολυτική διύλιση είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την εξαγωγή και τον καθαρισμό μετάλλων με τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης. Μέταλλα όπως ο χαλκός, το νικέλιο, ο χρυσός, ο μόλυβδος, ο άργυρος και ο ψευδάργυρος μπορούν να καθαριστούν χρησιμοποιώντας ηλεκτρολυτικό εξευγενισμό.

Ηλεκτρόλυση

1. Ο όρος ηλεκτρόλυση σημαίνει τη διάσπαση ουσιών μέσω της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας.
2. Είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα για να οδηγήσει σε μια μη αυθόρμητη χημική αντίδραση. Σε αυτή τη διαδικασία, οι ηλεκτρολύτες αποσυντίθενται από τη διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος.
3. Η ηλεκτρόλυση είναι εμπορικά σημαντική για τον διαχωρισμό στοιχείων από τις φυσικές πηγές τους, όπως τα μεταλλεύματα.
4. Στην ηλεκτρόλυση, τα κατιόντα ανάγεται στην κάθοδο και τα ανιόντα οξειδώνονται στην άνοδο.

Αρχή ηλεκτρολυτικής διύλισης μετάλλων

Στην ηλεκτρολυτική διύλιση, η άνοδος είναι το ακάθαρτο μέταλλο που πρέπει να καθαριστεί, ενώ η κάθοδος είναι μια λεπτή λωρίδα μετάλλου υψηλής καθαρότητας. Ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται στο διάλυμα είναι μεταλλικό άλας. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη, καθαρό μέταλλο από την άνοδο διαλύεται στον ηλεκτρολύτη και εναποτίθεται στην κάθοδο. Οι αδιάλυτες ακαθαρσίες καθιζάνουν στον πυθμένα της ανόδου και είναι γνωστές ως λάσπη ανόδου. Οι διαλυτές ακαθαρσίες επιστρέφουν στο διάλυμα.

Ο ηλεκτρολύτης και άλλες συνθήκες πρέπει να επιλέγονται κατάλληλα έτσι ώστε η ανοδική διάλυση και εναπόθεση του μετάλλου να γίνεται με υψηλή απόδοση, χωρίς να μεταφέρονται ακάθαρτα μέταλλα από την κάθοδο στην άνοδο.

Όπου είναι απαραίτητο, θα πρέπει να προστίθενται πρόσθετα στον ηλεκτρολύτη για να επιβληθεί η σωστή συμπεριφορά και στα δύο ηλεκτρόδια. Το ιόν χλωρίου είναι ένα κοινό πρόσθετο για την ενίσχυση της διάλυσης.

Ηλεκτρολυτική διύλιση μερικών σημαντικών μετάλλων

• Χαλκός

Ως άνοδος χρησιμοποιείται ακάθαρτος χαλκός, ενώ ως κάθοδος χρησιμοποιείται μια λεπτή λωρίδα από πολύ καθαρό χαλκό. Ως ηλεκτρολύτης χρησιμοποιείται διάλυμα θειικού χαλκού. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη, ο καθαρός χαλκός από την άνοδο διαλύεται στον ηλεκτρολύτη και η ίδια ποσότητα χαλκού εναποτίθεται στην κάθοδο. Έτσι, το πάχος της καθόδου αυξάνεται με το χρόνο. Οι διαλυτές ακαθαρσίες εισέρχονται στο διάλυμα και οι αδιάλυτες ακαθαρσίες καθιζάνουν ως λάσπη ανόδου. Η λάσπη ανόδου περιέχει αντιμόνιο, σελήνιο, τελλούριο, ασήμι, χρυσό και πλατίνα.

Αντίδραση που εμφανίζεται στην κάθοδο:

Cu2+ + 2e- —> Cu

Αντίδραση που συμβαίνει στην άνοδο:

Cu – 2e- —> Cu2+

Ιδιότητες και χρήσεις του χαλκού:

1. Έχει υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα
2. Μπορεί να διαμορφωθεί εύκολα 
3. Έχει χαμηλή τοξικότητα
4. Είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού
5. Είναι ανθεκτικό στη διάβρωση
6. Έχει καλές ιδιότητες συγκόλλησης

• Χρυσός

Ως άνοδος χρησιμοποιείται κράμα χρυσού, ενώ ως κάθοδος χρησιμοποιείται ένα λεπτό φύλλο καθαρού χρυσού. Ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται είναι το υδροχλωρικό οξύ. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη, αυτός ιονίζεται και ο διαλυμένος χρυσός μεταφέρεται από την άνοδο στην κάθοδο, αυξάνοντας έτσι την καθαρότητα του χρυσού στην κάθοδο. Αυτή η μέθοδος αναφέρεται συχνά ως Cycle Of Wohlwill.

Αντίδραση που εμφανίζεται στην κάθοδο:

Au+ + e- —> Au

Αντίδραση που συμβαίνει στην άνοδο:

Au – e- —> Au+

• Ασημί

Ως άνοδος χρησιμοποιείται ακατέργαστο ασήμι, ενώ ως κάθοδος χρησιμοποιείται καθαρό ασήμι. Σε αυτή τη διαδικασία, το λουτρό νιτρικού οξέος χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης. Καθαρό ασήμι περίπου 99,9% λαμβάνεται σε λεπτή κρυσταλλική μορφή που μοιάζει με βελόνα στην κάθοδο.

Αντίδραση που εμφανίζεται στην κάθοδο:

Ag+ + e- —> Ag

Αντίδραση που συμβαίνει στην άνοδο:

Ag – e- —> Ag+

• Ψευδάργυρος

Ο ακατέργαστος ψευδάργυρος χρησιμοποιείται ως άνοδος και μια καθαρή λωρίδα ψευδαργύρου χρησιμοποιείται ως κάθοδος. Ως ηλεκτρολύτης χρησιμοποιείται οξινισμένο ZnSO4. Όταν το ρεύμα διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη, ο καθαρός ψευδάργυρος από την άνοδο διαλύεται και εναποτίθεται στην κάθοδο. Οι διαλυτές ακαθαρσίες εισέρχονται στο διάλυμα, ενώ οι αδιάλυτες προσμίξεις κατακάθονται ως λάσπη ανόδου.

Αντίδραση που εμφανίζεται στην κάθοδο:

Zn2+ + 2e- —> Zn

Η αντίδραση που συμβαίνει στην άνοδο:

Zn – 2e- —> Zn2+

• Νίκελο

Στην ηλεκτρολυτική διύλιση του νικελίου, καθαρό νικέλιο εναποτίθεται στην κάθοδο. Ως ηλεκτρολύτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί διάλυμα θειικού νικελίου ή διάλυμα χλωριούχου νικελίου. Σε αυτήν την περίπτωση, η λάσπη ανόδου περιέχει Au, Ag και Pt.

Αντίδραση που εμφανίζεται στην κάθοδο:

Ni2+ + 2e- —> Ni

Αντίδραση που συμβαίνει στην άνοδο:

Ni – 2e- —> Ni2+

Συμπέρασμα

Η ηλεκτρολυτική διύλιση είναι η διαδικασία εξαγωγής και καθαρισμού μετάλλων μέσω ηλεκτρόλυσης. Ένα ακάθαρτο μέταλλο χρησιμοποιείται ως άνοδος και μια λεπτή λωρίδα καθαρού μετάλλου χρησιμοποιείται ως κάθοδος. Ένα διάλυμα μεταλλικού άλατος χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης. Το καθαρό μέταλλο εναποτίθεται στην κάθοδο κατά τη διαδικασία και οι αδιάλυτες ακαθαρσίες καθιζάνουν ως λάσπη ανόδου. Μέταλλα όπως ο χαλκός, το νικέλιο, ο χρυσός, ο μόλυβδος, ο άργυρος και ο ψευδάργυρος μπορούν να καθαριστούν χρησιμοποιώντας ηλεκτρολυτικό εξευγενισμό.