Читать в оригинале

<< ПредыдущаяОглавлениеСледующая >>


§ 73. Технические применения электролиза.

Явление электролиза находит себе многочисленные технические применения.

1. Электролитический метод получения чистых металлов. Хорошим примером является электролитическое очищение или рафинирование меди. Медные руды содержат сернистые соединения меди, ее окислы, а также и примеси посторонних металлов (Ni, Pb, Sb, As, Bi и др.). Полученная непосредственно из руды медь, содержащая примеси, отливается в виде пластин и помещается в качестве анода в раствор . Подбирая определенное напряжение на электродах ванны (0,20-0,25 В), можно добиться, чтобы на катоде выделялась только металлическая медь. При этом посторонние примеси либо переходят в раствор (без выделения на катоде), либо выпадают на дно ванны в виде осадка («анодный шлак»).

Электролитическое извлечение металлов может происходить не только из водных растворов, но также и из расплавов этих веществ, которые и в твердом состоянии образованы из ионов (например, NaCl); при плавлении их ионы приобретают необходимую подвижность. Электролиз расплавов лежит в основе процесса огромной технической важности (рис. 111) – получения металлического алюминия из бокситов, содержащих окись алюминия (). Так как при этих процессах применяют очень большие токи, то выделяющаяся, согласно закону Джоуля-Ленца, теплота оказывается достаточной для поддержания вещества в расплавленном состоянии.

158.jpg

Рис. 111. Получение металлического алюминия электролизом расплавленных бокситов, содержащих окись алюминия: 1 – угольные аноды, 2 – дно и стенки угольной ванны, служащие катодом

Получение металлов путем электролиза (электрометаллургия) играет в современной цветной металлургии исключительно важную роль. В настоящее время весь алюминий добывается электролитически. Для добывания алюминия строят гигантские предприятия. Энергия, затрачиваемая на электрометаллургию во всем мире, исчисляется миллиардами киловатт-часов в год.

 

73.1. Какова мощность тока, при помощи которого можно получить 150 кг алюминия в сутки? Какова необходимая поверхность электродов? Электролитическое получение алюминия ведется при напряжении около 5 В и плотности тока около 40 А/м2. Потери составляют около 5 % всей затраченной энергии.

 

2. Гальваностегия. Посредством электролиза можно покрыть металлические предметы слоем другого металла. Этот процесс называется гальваностегией. Особое техническое значение имеют при этом электролитические покрытия трудно окисляемыми металлами, в частности – никелирование и хромирование, а также серебрение и золочение, часто применяемые для предохранения металлов от разрушения на воздухе (от коррозии).

Для получения нужных покрытий предмет тщательно очищают механически, обезжиривают и помещают как катод в электролитическую ванну, содержащую соль того металла, которым желают покрыть предмет. На рис. 112 изображена электролитическая ванна для никелирования. В качестве электролита употребляют различные растворы солей никеля. Для более равномерного покрытия полезно применять две пластины в качестве анода, помещая предмет между ними.

159.jpg

Рис. 112. Электролитическое никелирование: 1 – никелевые аноды, 2 – никелируемый предмет, служащий катодом

 

73.2. При электролитическом никелировании обычно употребляют ток плотности около 40 А/м2. Сколько времени нужно вести электролиз, чтобы получить слой никеля толщины 0,02 мм? Плотность никеля равна кг/м3. Значение электрохимического эквивалента никеля, необходимое для решения, вычислите сами, принимая во внимание, что никель двухвалентен и относительная атомная масса его равна 58,70.

73.3. Найдите массу сернокислого никеля, который должен быть израсходован для никелирования поверхности, имеющей площадь 50 см2, если толщина покрытия никелем должна быть равна 0,02 мм. Сколько времени нужно проводить никелирование при плотности тока 30 А/м2?

 

3. Гальванопластика. Посредством электролиза можно не только покрыть предметы слоем того или иного металла, но и изготовить их рельефные металлические копии (например, монет, медалей и т. п.). Этот процесс был изобретен русским физиком и электротехником Борисом Семеновичем Якоби (1801-1874) в сороковых годах прошлого века и называется гальванопластикой. Для изготовления рельефной копии с предмета сначала делают слепок из какого-либо пластичного материала, например из воска. Этот слепок делают электропроводным, покрывая его графитом, и погружают в электролитическую ванну в качестве катода, где на нем и осаждается слой металла нужной толщины.

Гальванопластика находит важное применение в типографском деле, в процессе электротипии. В этом процессе сначала изготовляют обычный набор текста и снимают с него слепок из воска или пластмассы. После покрытия слепка графитом на нем осаждают в электролитической ванне толстый слой меди и для придания прочности слою меди копию заливают с задней стороны «типографским металлом». Полученная рельефная копия набора употребляется затем для печатания.

 



<< ПредыдущаяОглавлениеСледующая >>