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In diesem Video lernen wir, wie Kupfer mittels Elektrolyse gereinigt wird. Kupfermetall wird durch Schmelzen aus seinem Erz gewonnen, ist aber nicht rein genug, um als elektrischer Leiter verwendet zu werden. Daher muss es durch einen Prozess namens Elektrolyse gereinigt werden.
Die Elektrolyse nutzt elektrische Energie, um Veränderungen hervorzurufen, bei denen der Elektrolyt, eine Lösung von Kupfersulfat, in Kontakt mit einer reinen Kupferplatte und einer unreinen Kupferplatte steht. Der Prozess beginnt, sobald ein Gleichstrom verwendet wird, um einen Stromkreis zu bilden. Er ist sehr energieintensiv.
Es gibt zwei Teile: die Kathode und die Anode. Die reine Kupferplatte wird an der Kathode platziert und die unreine Kupferplatte wird an der Anode platziert. Welche Ionen, so denken Sie, sind im Kupfersulfat-Elektrolyten vorhanden?
Die Antwort ist, dass Kupfer-2-Plus-Ionen zusammen mit Sulfationen im Elektrolyten vorhanden sind. Und es sind die Kupfer-2-Plus-Ionen, die sich zwischen Anode und Kathode bewegen und Oxidation und Reduktion ermöglichen. An der Kathode werden Kupfer-2-Ionen als Kupfer abgeschieden, wie in der Gleichung gezeigt.
Was bemerken Sie, wenn dies geschieht, mit der Größe des Streifens? Pausieren Sie und fahren Sie fort, wenn Sie bereit sind. Die Antwort ist, dass Sie bemerken sollten, wie der Kathodenstreifen größer wird, da reines Kupfermetall an der Kathode abgeschieden wird. Haben Sie es richtig gemacht?
An der Anode geht Kupfermetall als Kupfer-2-Ionen in Lösung, wie durch die Gleichung gezeigt. Wenn ein Kupferion an der Kathode abgeschieden wird, geht ein weiteres Kupferion an der Anode in Lösung. Die Konzentration der Lösung bleibt effektiv gleich.
Was bemerken Sie, was mit der Anode passiert? Pausieren Sie das Video und fahren Sie fort, wenn Sie bereit sind. Sie sollten bemerkt haben, dass die Anode allmählich verschwindet und Schlamm am Boden des Reaktionsgefäßes zurückbleibt.
Hier ist eine Herausforderung. Warum, so denken Sie, werfen Industrien den Anodenschlamm möglicherweise nicht sofort weg? Denken Sie daran, dass der Kupferstreifen an der Anode unrein ist. Pausieren Sie das Video und fahren Sie fort, wenn Sie bereit sind.
Jedes Metall, das Sie in der unreinen Anode finden und das unter Kupfer in der elektrochemischen Reihe liegt, geht nicht als Ionen in Lösung. Es bleibt als Metall und fällt als Anodenschlamm auf den Boden der Zelle, zusammen mit jedem reaktionsfähigen Material, das vom Erz übrig bleibt.
Nun kann der Anodenschlamm wertvolle Metalle wie Silber und Gold enthalten. Metalle oberhalb von Kupfer in der elektrochemischen Reihe, wie Zink, bilden an der Anode Ionen und lösen sich in der Lösung auf. Die Kupfersulfatlösung muss ersetzt werden, wenn die Konzentration von Zinkionen zu hoch wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kupfer durch Elektrolyse gereinigt wird, ein energieintensiver Prozess. Ein Gleichstrom wird durch eine Zelle geleitet, die einen Elektrolyten, eine unreine Kupferschicht an der Anode und eine reine Schicht an der Kathode enthält. Oxidations- und Reduktionsprozesse führen dazu, dass Kupfer durch den Elektrolyten zur reinen Kupferschicht übertragen wird, die an Größe zunimmt. Die unreine Schicht scheint zu verschwinden und hinterlässt Anodenschlamm.