Zastosowanie elektrolizy Rozważając praktyczne zastosowanie procesu elektrolizy warto zastanowić się na początku na czym ten proces polega. Z definicji wynika, że elektroliza to uporządkowana wędrówka jonów podczas przepływu prądu przez elektrolit – dodatnie kationy poruszają się w kierunku ujemnej katody, a ujemne jony w kierunku dodatniej anody. Na anodzie i katodzie zachodzą następnie odpowiednio procesy redukcji kationów i utlenienia anionów. Jak widać jest to proces niesamoistny. Reakcje zachodzące na elektrodach podczas elektrolizy: Na anodzie - utlenienie (oddanie elektronów): Rn- - n e- –> R Na katodzie - redukcja (pobranie elektronów): Men+ + n e- –> Me Pisząc o elektrolizie nie można zapomnieć o człowieku, który stworzył podstawy elektrochemii, a przy tym w latach 1833-1834 sformułował prawa rządzące elektrolizą i wprowadził nazewnictwo dla opisu tego zjawiska. Był nim angielski chemik i fizyk Michael Faraday. Pierwsze prawo mówi, że masa substancji wydzielonej podczas elektrolizy jest proporcjonalna do ładunku, który przepłynął przez elektrolit m=kIt. Natomiast drugie pozwala porównywać masy substancji wydzielonych elektrodzie w czasie trwania procesu k=(M(mol))/(n*F) . Rysunek 1 Ogólny schemat procesu elektrolizy Znając generalne założenia tego procesu można przedstawić jakie ma on praktyczne zastosowanie. Na szeroką skalę wykorzystuje się go w przemyśle. Jak wiadomo większość metali otrzymuje się przez redukcję ich tlenków, używając jako reduktora węgla, sodu lub wodoru. W przypadku metali, u których istotną cechą jest ich czystość (jak glin, miedź czy magnez) metoda elektrolizy jest bezcenna. Do metali, które można otrzymać, dzięki elektrolizie należą także cynk, mangan, nikiel, lantanowce, aktynowce, litowce i berylowce. Elektroliza znalazła zastosowanie nie tylko w otrzymywaniu metali, lecz także w ich elektrochemicznej obróbce. „W metodzie tej między katodą (narzędziem obróbki) o wyprofilowanym kształcie a płaskim kawałkiem obrabianego metalu przepuszcza się stały prąd elektryczny, stosując cienką warstwę przepompowywanego pod ciśnieniem 2-40 bar roztworu elektrolitu. W wyniku rozpuszczania anodowego obrabiany metal przyjmuje kształt katody, na której wydziela się wodór. Elektrolitem jest na ogół rozcieńczony roztwór NaCl lub NaNO3. Obróbkę elektrochemiczną stosuje się w przypadkach, gdy ze względu na skomplikowany kształt wyrobu obróbka mechaniczna jest niemożliwa lub zbyt skomplikowana.”
Jeśli chodzi o katodowe procesy stosowane w produkcji metali należąc do nich: Polerowanie elektrochemiczne – wyrób poddawany jest anodowemu rozpuszczaniu w roztworze odpowiedniego elektrolitu (bazą CrO3 lub H3PO4), uzyskuje się dzięki temu gładką powierzchnię, jednocześnie pokrywając cienką warstwą tlenku – nadanie odporności przeciwko korozji; Anodowe pokrywanie metalu grubszą warstwą tlenku – w celu odporności korozyjnej oraz nadaniu większej twardości; Elektrobarwienie – polega na tym, że otrzymaną( warstwę tlenku) w anodowym utlenianiu metalu, utrwala się przez zanurzenie do odpowiedniego roztworu barwnika – otrzymaną kolorową warstwę utrwala się w gorącym roztworze; Galwaniczne pokrywanie- dotyczy metali nieszlachetnych ( przede wszystkim stali – w celu nadania odpowiednich właściwości typu odporność na korozję, twardość, odporność na ścieranie, zmiana cech elektrycznych lub magnetycznych oraz zmniejszenie lub zwiększenie nadpotencjału dla danej reakcji elektrodowej, przykładowo : wydzielanie wodoru. Zaletami wynikającymi ze stosowania wyżej wymienionych technologii elektrochemicznych są: korzystanie z tańszej energii elektrycznej, otrzymywanie produktów, niedostępnych innymi metodami oraz fakt, że są przyjazne dla środowiska.

Kolejnym zastosowaniem elektrolizy jest polarografia – jest ona metodą elektroanalityczną, w której bada się zależność natężenia prądu płynącego przez badany roztwór funkcji przyłożonego do elektrod napięcia lub w funkcji potencjału elektrody. Stosuje się ja w technice laboratoryjnej. Przykładem bliższym dla każdej z pań jest korzystanie z dobrodziejstw elektrolizy w kosmetyce. Szczególnie wykorzystuje się ją do depilacji. Tak opisuje zabieg jeden z gabinetów kosmetycznych : „ Jest to metoda polegająca na wykorzystaniu prądu stałego, który przepływa przez tkankę pomiędzy dwoma elektrodami. Prąd wprowadzany jest do mieszka włosowego za pomocą cieniutkiej igły. Po wyemitowaniu impulsu, mieszek zostaje zniszczony.”

Ponadto stosuje się ja w zabiegach zamykania naczynek, usuwania kurzajek czy torbieli łojotokowych. Ostatnim zastosowaniem jakie chciałabym omówić jest odrdzewianie elektrolityczne. Czyszczenie skorodowanych przedmiotów z wykorzystaniem zjawiska elektrolizy polega na przepływie prądu stałego przez obwód elektryczny : prostownik - odrdzewiany przedmiot podłączony do minusa prostownika(-) pełniący funkcję katody-elektrolit w postaci 10% wodnego roztworu wodorotlenku sodu NaOH (soda kaustyczna)- anoda w postaci paska blachy stalowej ( może być stary brzeszczot do cięcia metalu) podłączona do plusa (+) prostownika. Podczas elektrolizy istotna jest wartość prądu płynąca w obwodzie która zależy od : napięcia wyjściowego prostownika, wielkości powierzchni odrdzewianego przedmiotu, wielkości powierzchni anody, stopnia skorodowania przedmiotu, stężenia elektrolitu. Prąd w obwodzie można regulować zmieniając napięcie prostownika lub jeżeli takiego prostownika nie posiadamy to regulacji prądu można dokonać zmieniając głębokość zanurzenia anody(+) w elektrolicie.

Rysunek 2 Odrdzewianie elektrolityczne - przed elektrolizą i po elektrolizie Podsumowując elektroliza ma szerokie zastosowanie zarówno w laboratorium jak i szeroko pojętym przemyśle i usługach. Bibliografia Podręcznik ,,Chemia 3” Operon, Gdynia 2011; ,Elektrochemia II – Elektrodyka” Adolf Kisza Warszawskie Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, wydanie rok 2001 www.odkrywca.pl