การทำโลหะให้บริสุทธิ์
การทำโลหะให้บริสุทธิ์
การทำโลหะให้บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส ใช้หลักการเดียวกับกับการชุบด้วยไฟฟ้า
โดยใช้โลหะที่บริสุทธิ์เป็นแคโทด โลหะที่ไม่บริสุทธิ์เป็นแอโนด และใช้สารละลายที่มีไอออนของโลหะ
ดังกล่าวเป็นอิเล็กโทรไลต์ เช่นการทำทองแดงให้บริสุทธิ์
สิ่งเจือปนที่มักจะมีอยู่ในทองแดง ได้แก่ เหล็ก เงิน ทอง แพลตินัม และสังกะสี
เมื่อต้องการทำทองแดงให้บริสุทธิ์ (GRedCat) ต้องจัดให้แท่งทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์เป็นขั้วแอโนด (LAnOX)
และแผ่นทองแดงที่บริสุทธิ์เป็นแคโทดจุ่มอยู่ในสารละลายผสมของคอปเปอร์ (II) ซัลเฟตกับกรดซัลฟิวริก
ครึ่งปฏิกิริยารีดักชันและค่า E๐ ที่เกี่ยวข้องมีดังต่อไปนี้
Au3+(aq) + 3e- ----> Au(s) +1.50 V
Pt2+(aq) + 2e- ----> Pt(s) +1.20 V
Ag+(aq) + e- ----> Ag(s) +0.80 V
Cu2+aq) + 2e- ----> Cu(s) +0.34 V
Fe2+(aq) + 2e- ----> Fe(s) -0.44 V
Zn2+(aq) + 2e- ----> Zn(s) -0.76 V
การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าตรงที่มีศักย์ไฟฟ้าที่เหมาะสมลง
ไปในสารละลาย ดังนั้นที่ขั้วแอโนด สารที่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันก็คือ Cu แต่ค่า E๐ ของ Fe
และ Zn มีค่าน้อยกว่า Cu จึงสามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ดีกว่า Cu2+, Fe2+ และ Zn2+
จึงละลายลงไปในสารละลาย ส่วน Au Pt และ Ag ซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าไม่สามารถเกิด
ปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ เมื่อแท่งทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์กร่อนไปเรื่อย ๆ Au Pt และ Ag
ก็จะตกเป็นตะกอนลงมาที่ก้นภาชนะ
ส่วนที่ขั้วแคโทด ไอออนที่สามารถจะเกิดปฏิกิริยารีดักชันได้คือ Cu2+, Fe2+ และ Zn2+
แต่ค่า E๐ ของ Cu2+ สูงที่สุดจึงมาเกิดปฏิกิริยารีดักชันที่ขั้วแคโทดได้ จึงเกิดเป็นโลหะทองแดงเกาะ
ที่ขั้วซึ่งเป็นแผ่นทองแดงบริสุทธิ์ ทำให้ได้ทองแดงที่บริสุทธิ์ขึ้น ส่วน Fe2+ และ Zn2+ ก็จะอยู่ในสารละลาย
ที่ขั้วแอโนด Cu(s) ----> Cu2+aq) + 2e-
Fe(s) ----> Fe2+(aq) + 2e-
Zn(s) ----> Zn2+(aq) + 2e-
ที่ขั้วแคโทด Cu2+aq) + 2e- ----> Cu(s)