Самое широкое применение электролиза

На рубеже 18 и 19 веков было сделано несколько открытий, которые стали толчком для рождения новой науки – электрохимии. А основателями этой науки стали двое ученых. Это итальянский физиолог Л. Гальвани и английский физик А. Вольт, который в 1799 году создал первый источник химического тока – «Вольтов столб». Именно этим ученым удалось выяснить, что когда электрический ток проходит через водный раствор какой-нибудь соли, то в этом растворе происходят химические превращения, которые сейчас называют электролитическими. Сам по себе электролиз является довольно сложной совокупностью различных процессов. Это миграция (отрицательные ионы стремятся к аноду, а положительные к катоду) и диффузия ионов. Это также различные электрохимические и химические реакции, которые возникают между самими продуктами электролиза, между этими продуктами и электролитом, между ними и электродами.

А изучение этих процессов имеет не только научную ценность. Практическое применение электролиза сейчас очень актуально. Например, чистый водород, натрий или никель можно получить только таким образом. И в промышленности электролитические процессы используют для самых различных целей. С их помощью получают неорганические вещества, такие как кислород, водород, щелочи, хлор и прочие неметаллы. Также электролиз применяют для очистки некоторых металлов (серебра, меди). Еще электролитические процессы стали основой для получения лития, калия, натрия, цинка, магния и других металлов, а также металлических сплавов.

Кроме этого применение электролиза в технике – это еще и получение органических веществ, гальванических покрытий и обработка металлических поверхностей (электрополировка, борирование, очистка и азотирование). Есть еще электрофорез, электродиализ, гальванопластика и другие подобные процессы, имеющие практическое применение. Также ценность электролиза заключается в том, что с его помощью получаются чистые, практически стопроцентные металлы.

Видео: Будни строителя #7/Пропилен/Паровоз

Взять хотя бы медь. В медной руде содержатся ее окислы, сернистые соединения, а также примеси других металлов. И медь, полученная из этой руды, со всеми этими примесями отливается в виде пластин. Потом эти пластины в качестве анода помещаются в раствор сульфата меди (CuSO4). И далее следует применение электролиза. На электроды ванны подается определенное напряжение и на катоде выделяется чистый металл. А все посторонние примеси выпадают в осадок или переходят в электролит, не выделяясь на катоде.

Также применение электролиза актуально и для получения алюминия. Водный раствор в этом процессе не применяется, его заменяют расплавленные бокситы. В таких рудах содержится окись алюминия, а также окись железа и кремния. После обработки бокситов щелочью получают продукт, называемый глиноземом. Этот глинозем загружается в огнеупорную печь, на дне и стенках которой выложены угольные пластины. Эти пластины подключены к минусу источника питания. А к плюсу подключают угольный анод, который проходит через стенку этой печи. И при опускании анода в печь возникает электрическая дуга, расплавляющая глинозем. Потом уже в этой расплавленной массе происходит электролитический процесс. И на дне печи скапливается чистый (до 99,5%) алюминий, который потом разливается по формам.

Видео: ЛУЧШИЕ РЕКОРДЫ ГИННЕСА 2016 В СПОРТЕ | Подборка самых лучших спортивных рекордов по версии Гиннеса

Но применение электролиза это не только электрометаллургия. Таким способом можно одни металлы покрывать слоем другого металла. Называется этот процесс гальваностегией и применяется он для того, чтобы предохранить поверхность металла от окисления, придания ей большей прочности, а также для придания этой поверхности лучшего внешнего вида. И в качестве покрытий обычно применяют никель и хром, которые мало подвержены окислению или благородные металлы, такие как серебро и золото.

В этом случае изделие, подлежащее гальваническому покрытию, тщательно обезжиривают, очищают и полируют. Потом его в качестве катода помещают в гальваническую ванну. Электролитом в этой ванной служит раствор соли металла, которым будет покрываться изделия. А анод выполняется из того же металла. И чтобы это покрытие получилось равномерным, катод помещается между двумя анодами. Потом на электроды подается ток определенной мощности, и катод покрывается слоем серебра, золота, никеля или хрома.

Есть еще такое применение электролиза, которое называют гальванопластикой. Этим методом получают копии с различных металлических предметов (медалей, монет, барельефов). Для этого из пластичного материала, такого как воск, делается копия предмета. Потом ее покрывают графитовой пылью, чтобы придать ей электропроводимости и помещают эту копию в ванну, где она служит в качестве катода. И методом электролиза эта копия покрывается слоем металла нужной толщины. А воск затем удаляется путем нагревания. И это только малая часть возможностей, которые предоставляет метод под названием электролиз.