Industrielle Anwendungen der Elektrolyse: Galvanisieren & Metallreinigung

Industrielle Anwendungen der Elektrolyse

Elektrolytische Verfahren haben interessante Anwendungen im industriellen Bereich. Einige davon sind:

• Die Produktion von aktiven Metallen.
• Metallische Beschichtungen.
• Die Reinigung von Metallen.

Metallbeschichtungen durch Elektrolyse (Galvanisieren)

Durch Elektrolyse ist es möglich, eine dünne Schicht aus Metall auf einem anderen Metall abzuscheiden. Diesen Vorgang nennt man Galvanisieren und er hat viele Anwendungen, einschließlich:

• Gold- und Silberschichten, die zur Verschönerung verschiedener Objekte verwendet werden.
• Zink-, Nickel-, Chrom-, Kupfer- usw. Beschichtungen, die zum Schutz von Metallgegenständen gegen Korrosion dienen. Diese Verfahren werden als Verzinken, Vernickeln, Verchromen und Verkupfern bezeichnet.

Beim Verzinken wird der Elektrolyt aus einem Salz dieses Metalls hergestellt. Die Anode besteht aus einem reinen Zinkstab und die Kathode ist das zu beschichtende Werkstück. Das abgeschiedene Metall entsteht als Folge der Reduktion mit folgender Halbreaktion:

Zn²⁺ (aq) + 2 e^- → Zn (s)

Elektrolytische Reinigung von Kupfer

Nach der Gewinnung von Metallen durch geeignete metallurgische Verfahren ist es oft vorteilhafter oder sogar notwendig, einen Raffinations- oder Reinigungsprozess durchzuführen, um sie für bestimmte Anwendungen nutzbar zu machen. Dies ist der Fall bei Kupfer, dessen Nützlichkeit als Leiter weitgehend von seinem Reinheitsgrad abhängt.

Die Reinigung des Metalls erfolgt elektrolytisch wie folgt:

Der Elektrolyt ist ein lösliches Kupfersalz, z. B. CuSO₄. Die Anode ist ein Stab aus unreinerem Kupfer (Rohkupfer) und die Kathode ist eine Platte aus reinem Kupfer. An der Kathode wird reines Metall abgeschieden.

Durch Aufrechterhaltung eines geeigneten Potenzials wird das Kupfer an der Anode oxidiert und geht in Lösung, von wo es an der Kathode abgeschieden wird.

Reaktionen:

• Oxidation an der Anode: Cu (s) → Cu²⁺ (aq) + 2e^-
• Reduktion an der Kathode: Cu²⁺ (aq) + 2e^- → Cu (s)

Verunreinigungen, die im Rohkupfer enthalten sind (d. h. andere Metalle, die häufig in Kupfererzen vorkommen), werden an der Kathode nicht abgeschieden: Aktive Metallionen wie Fe²⁺ oder Zn²⁺ bleiben in Lösung, während Edelmetalle wie Ag, Au und Pt auf den Boden des Behälters fallen (Anodenschlamm) und für die spätere Verwendung gesammelt werden können.