Elektroliza

Elektroliza jest jednym z podstawowych procesów chemicznych. Polega ona na chemicznej przemianie elektrolitu, a niekiedy również i materiału elektrod poprzez oddziaływanie na nie prądu elektrycznego. Energia elektryczna, która pochodzi z zewnętrznego źródła prądu stałego, w procesie elektrolizy zamieniana jest w energię chemiczną. Do przeprowadzenia reakcji konieczna jest substancja zawierająca swobodnie poruszające się jony. Oznacza to, że elektrolizie może zostać poddany stopiony elektrolit bądź roztwór elektrolityczny.

Katoda i anoda, czyli jak przeprowadzić elektrolizę?

Prąd dostarczany w procesie elektrolizy dostarczany jest przez elektrody wykonane z grafitu lub metalu. Między nimi powstaje pole elektryczne. Wynikiem tego jest przyciąganie przez anionów o ładunku ujemnym przez anodę, do której przyłożono biegun dodatni źródła prądu oraz, odwrotnie, przyciąganie przez ujemną katodę naładowanych dodatnio kationów. Następuje wymiana elektronów, a więc reakcja redukcji na katodzie oraz utleniania na anodzie. Utlenianie wiąże się z wydzielaniem obojętnych drobin. W rezultacie procesu elektrolizy może wydzielać się gaz, jednak niekiedy powstałe cząsteczki osadzają się na elektrodach. Należy pamiętać, że do zaistnienia tego procesu chemicznego konieczny jest stały dopływ prądu. Do osiągnięcia reakcji elektrolizy wykorzystywane jest zazwyczaj urządzenie nazywane elektrolizerem.

Co wpływa na wynik reakcji elektrolitycznej?

Wynik elektrolizy substancji o tych samych składnikach, np. chlorze i miedzi, nie zawsze będzie taki sam. Rezultat może różnić się w zależności od zmiennych czynników, takich jak:

• stężenie roztworów,
• napięcie,
• typ substancji poddawanej reakcji elektrochemicznej (rozpuszczony elektrolit lub jego wodny roztwór),
• materiał wykonania elektrod,
• temperatura,
• typ elektrolizera (szczególnie to, czy przestrzeń anodowa jest oddzielona od katodowej).

Proces elektrolizy na przykładzie elektrolizy wody

Najczęściej opisywanym procesem elektrolizy jest elektroliza wody. Jest ona stosowana jako prosta i stosunkowo niedroga metoda otrzymania tlenu i wodoru o bardzo wysokiej czystości. Produktem elektrolizy wody jest więc oddzielenie od siebie dwóch różnych gazów. Wodór przyjmuj tutaj jony dodatni i przylega do katody, a tlen ujemne, przylegając do anody. Proces ten wykorzystywany jest w przemyśle na wielką skalę, jednak możliwe jest również przeprowadzenie go w warunkach domowych, np. na lekcji chemii. Należy pamiętać, że elektrolizy nie da się przeprowadzić na wodzie destylowanej.

Zastosowanie elektrolizy

Elektroliza jest procesem szeroko wykorzystywanym w przemyśle. Znajduje ona zastosowanie między innymi w takich dziedzinach, jak:

• elektrometalurgia (otrzymywanie oraz oczyszczanie metali, przede wszystkim miedzi i glinu),
• galwanotechnika (pokrywanie metalu powłoką galwaniczną, czyli cienką warstwą innego metalu, w celu ochronnym bądź dekoracyjnym),
• otrzymywanie różnych substancji chemicznych, m.in. wodoru, tlenu, chloru czy chloranów,
• uzyskiwanie tzw. wody ciężkiej (tlenku deuteru),
• pozyskiwanie wody alkalicznej (zjonizowanej),
• analiza chemiczna (oznaczanie metali),
• kulometria (wyznaczanie ładunku elektrycznego dla określenia ilości określonej substancji w elektrolicie lub roztworze).

Elektroliza w kosmetologii i medycynie estetycznej

Określenia elektrolizy niekiedy używa się również do opisania niektórych zabiegów estetycznych. Najpopularniejszym z nich jest zamykanie naczynek za pomocą specjalnego urządzenia wykorzystującego prąd stały. Przepływ prądu powoduje ścinanie białka w tkankach, co wywołuje trwałe zniszczenie naczynia krwionośnego. Następnie uszkodzone tkanki zostają samoistnie wchłonięte przez organizm oraz wydalone z niego w naturalny sposób.