elektrolyysiä

Elektrolyysi on kemiallinen prosessi, jossa sähköenergia saa aikaan ei-spontaanin redox-reaktion. Kun sähkövirta kulkee elektrolyyttisen solun läpi, ionit liikkuvat kohti vastakkaisia elektrodeja ja pelkistyminen sekä hapettuminen tapahtuvat elektrodien pinnalla. Elektrolyyttinä käytetään yleensä vesiliuosta tai sulatettua suolaa, ja elektrodit voivat olla grafiittia tai erilaisten metallien asti.

Sovelluksessa elektrolyysi perustuu kahteen elektrodityppiin: katodi, jossa tapahtuu pelkistyminen, ja anodi, jossa tapahtuu hapettuminen. Sähkövirta ohjaa reaktioita vastakkaiseen suuntaan kuin spontaanit elektrolyysit, mikä mahdollistaa aineiden valmistuksen tai puhdistamisen, josta elektrolyysi on keskeinen osa teollisuutta.

Esimerkkejä sovelluksista ovat chlor-alkali -prosessi natriumkloridin vesiliuoksesta kloorin tuotantoon ja natriumhydroksidin sekä vetykaasun erottamiseen, veden elektrolyysi, joka tuottaa vedyn ja hapen, sekä galvanointi ja muun muassa metallien pinnoitus. Teollisesti tärkeä esimerkki on alumiinin valmistus Hall-Héroult -prosessissa, jossa Al2O3 pelkistetään sulatetussa elektrolyytilassa.

Faradays lait kuvaavat elektrolyysin perusperiaatetta: tilavuuden sijasta kyseessä on sähköinen varaus, ja kemiallinen muutosta aiheuttava määrä on suoraan verrannollinen kulkeneeseen sähkövaraukseen. Käytännössä tämä johtaa siihen, että tietyllä ajalla tai tietyn virran ollessa päällä syntyy tietty määrä aineita tai häviää tietty määrä ioneja. Määrätietoinen elektrolyysi perustuu sekä jännitteeseen että aikaankäyttöön.

Historiaan liittyy merkittävä panos sekä Faradayn koe- ja kvantitatiivisiin havaintoihin että aiempiin kokeisiin, kuten Davy’n tutkimuksiin elektrolyysien ymmärtämisessä. Elektrolyysi on siten sekä perus- että soveltavaa kemiaa, joka mahdollistaa monien kemiallisten tuotteiden valmistuksen ja metallien käsittelyn.