Technische Bedeutung von Elektrolysen (gewinnung von metallen, galvanisieren)

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2 Antworten

Die Frage lässt leider Raum für ein ganzes Lexikon... Aber ich hoffe, daß ich das wesentliche treffe. Es gibt Stoffe die nennt man Salze so z.B. Kupfersulfat CuSO4 dieses Salz entsteht wenn man Kupfer in Schwefelsäure auflöst oder z.B. Kupferoxid ( CuO ) das ist z.B. ein Bestandteil von Erzen oder man kann Kupferoxid durch abrösten (an der Luft verbrennen ) von Kupferkies (Kupfersulfid) ein anderes Erz gewinnen. Wenn man dieses jetzt bis zum Kupfersulfat verarbeitet hat, hat dieses Salz die Eigenschaft gut wasserlöslich zu sein. Diese Lösung kann man jetzt "unter Strom setzen". Man braucht dazu Gleichstrom der hat jetzt die Wirkung das sich Kupfersulfat wieder in die Bestandteile zerlegt (in Lösung Cu++ und SO4--) An der Kathode passiert jetzt die Reaktion Cu++ + 2 Elektronen wird zu Cu damit hat man metallisches Kupfer. Jetzt ist es deiner Phantasie überlassen ob du an der Kathode (Elektrode wo sich das Metall abscheidet, die andere nennt man Anode ) Kupfer abscheiden willst um diese zu verkupfern oder ob du das Kupfer abnehmen und einschmelzen willst... Kupfer ist ein einfaches Beispiel was sich im Experiment gut vorführen lässt. Wenn man in der Galvanik verchromt vernickelt usw. läuft das auch nach diesem Prinzip. Die hohe Kunst dabei ist es Spannungen Stromstärke und Konzentrationen so abzustimmen, daß ein haltbarer Überzug daraus wird. Beim verchromen geht man z.B. so vor zuerst eine dünne Schicht sogenanntes Sauerkupfer, dann wird verkupfert, diese Schicht wird poliert ( Der Galvaniker sagt in Kupfer polieren ) diese "schon schöne" Schicht wird dann vernickelt nochmal poliert und beim verchromen kommt jetzt noch ein "Hauch" Chrom drüber was dann diesen typischen Glanz erzeugt. Was jeder täglich mit sich herumschleppt ist z.B. das Handy die Leiterplatten sind meist sogenannte Nickel Gold Platinen. Dort bringt man auf Kupfer eine Schicht Nickel auf, eine dünnere Schicht Nickel-Gold und zum Schluß wenig Gold, Sinn des ganzen Nickel trennt Kupfer und Gold (würden sonst diffundieren heißt sich langsam verbinden und die Atome im Metallverband tauschen ) Gold macht das ganze korrosionsbeständig und solche Platinen lassen sich hervorragend automatisch bestücken und löten. Durch dieses Verfahren lässt sich über Zeit Spannung Strom Konzentration eine sehr gleichmäßige und in der Schichtdicke genaue Beschichtung erreichen. Genug der Galvanischen Anwendungen 2. Metallgewinnung Durch Elektrolyse aus Salzlösungen kann man Metalle sehr rein abscheiden (liegt an der sogenannten Spannungsreihe ) jedem Metall ist ein bestimmtes Potential zugeordnet und wenn man dieses genau trifft scheidet sich das entsprechende Metall ab. Für die heutige Zeit typisch: Elektroschrott in Säure auflösen und dann "elektrolytisch wieder sortieren" Diese Art Metalle zu gewinnen geht mit fast allen edlen Metallen problemlos (Gold Silber Platin Palladium Kufer Zinn Blei usw.) Probleme hat man mit Alkalimetallen (Kalium Natrium) Erdalkalimetallen (Calzium Strontium) aber auch Aluminium Hier wird sogenannte Schmelzflusselektrolyse verwendet. Das bedeutet das Salz oder Oxid des Metalles wird soweit erhitzt, daß es schmilzt und die Elektrolyse wird dann in der Schmelze druchgeführt. Bei diesem Verfahren ist es wichtig den Sauerstoff fernzuhalten, da sonst das heiße Metall wieder verbrennt. ( Normale Elektrolyse geht nicht weil diese Metalle z.B. Natrium sofort mit dem Wasser der Lösung reagieren und Natriumhydroxid bilden. )

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Durch Elektrolyse kann man z.B. Metalle aus ihren Salzen in Reinform herstellen. Z.B. du hast ein Kupfersalz CuSO4. Das löst du in Wasser, hältst zwei Graphiteletroden rein und gibst eine Gleichspannung von ca. 6V drauf. Dann wandern Cu^2+ Ionen zur Kathode (elektrisch negativ geladen), nehmen zwei Elektronen auf und scheiden sich als Kupfer ab. Gleichzeitig wandern SO4^2- Ionen zur Anode und geben Elektronen ab, zerfallen in SO2 und O2 (Sauerstoff).

Die negativ geladene Graphitelektrode überzieht sich mit Kupfer, das ist eine Form der Galvanisierung.

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