## Toepassingen

Elektrolyse passen we onder andere toe bij:

- productie van zeer onedele metalen uit hun ertsen;

- zuiveren van metalen;

- aanbrengen van dunne metaallaagjes;

- productie van chloor, natrium, natronloog, bleekloog en waterstof uit steenzout (NaCl) en water;

- opladen van accu’s.

Productie van zeer onedele metalen

Zeer onedele metalen zoals aluminium, magnesium, calcium en natrium kunnen we niet vrijmaken uit hun zouten met koolstof, waterstof, methaan of andere goedkope reductoren (zie het thema 'Redoxreacties'). Deze metalen kunnen we alleen bereiden door elektrolyse van een gesmolten zout. In waterige oplossing zouden niet de metalen ontstaan, maar waterstof, omdat water een sterkere oxidator is dan de ionen van de zeer onedele metalen.
Zo bereiden we natrium door elektrolyse van gesmolten natriumchloride (zie 'Elektrolysecel: principe en bouw'). Aluminium bereiden we door elektrolyse van aluminiumoxide. Het smeltpunt van Al2O3 is zo hoog (2050 °C) dat elektrolyse van gesmolten Al2O3 niet goed uitvoerbaar is. De stof lost echter goed op in een mengsel van gesmolten vloeispaat (CaF2) en kryoliet (Na3AlF6), met een smeltpunt van ongeveer 980 °C. Bij elektrolyse van Al2O3 in vloeibaar kryoliet vinden de volgende elektrode reacties plaats:

Elektrolyse van gesmolten aluminiumoxide
Bron: McMurry & Fay, Chemistry
Bij de hoge temperatuur van het proces is het gevormde aluminium vloeibaar. Het verzamelt zich op de bodem van de stalen elektrolysebak, die bedekt is met grafiet en dienst doet als negatieve elektrode. Het wordt van tijd tot tijd afgetapt.
Grafietblokken doen dienst als positieve elektrode. Het gevormde zuurstof reageert direct verder onder vorming van CO2, zodat bij het proces geen vrije zuurstof ontstaat. De grafietblokken branden weg en moeten voortdurend worden vervangen.

Zuiveren van metalen

Elektrolyse kunnen we ook gebruiken als laatste stap bij de zuivering van bijvoorbeeld koper. Ruw koper bevat meestal andere metalen, zoals tin, ijzer, nikkel, lood, zilver en goud. Koper is een aantastbaar elektrodemateriaal. Als positieve elektrode nemen we een blok ruw koper en als negatieve elektrode een dunne plaat zuiver koper. Als elektrolyt gebruiken we een oplossing van kopersulfaat. De reacties zijn:

Elektrolytische zuivering van koper
Bron: McMurry & Fay, Chemistry
De positieve elektrode lost op, waarbij de verontreinigingen naar de bodem van de elektrolysebak zakken. Hieruit kunnen we de edele metalen winnen. De metalen die minder edel zijn dan koper, blijven in de oplossing. Op de negatieve elektrode slaat zeer zuiver koper neer.
Ook andere metalen kunnen we elektrolytisch zuiveren.

Aanbrengen van dunne metaallaagjes

Op de manier zoals de elektrolytische zuivering van koper kunnen we dunne metaallaagjes aanbrengen op metalen voorwerpen (verkoperen, vernikkelen, verzilveren, verchromen, vertinnen, enzovoort). Het voorwerp hangen we als min-pool in een bad van een metaalzout. De positieve elektrode maken we van het metaal dat we op het voorwerp aan willen brengen.

Net verzilverde voorwerpen worden uit de elektrolysecel getakeld
Bron: Petrucci, General Chemistry

Elektrolyse van NaCl-oplossing met membraan
Bron: McMurry & Fay, Chemistry

Om zuiver natronloog te krijgen moeten we voorkomen dat het chloor, dat aan de positieve elektrode ontstaat, reageert met de hydroxide-ionen, die aan de negatieve pool ontstaan. Dit bereiken we door een membraan in de vloeistof te plaatsen, dat alleen doorlatend is voor natriumionen.
Uit waterstof en chloor kunnen we waterstofchloride (HCl) maken (de oplossing ervan is zoutzuur).
Uit chloor en natronloog kunnen we natriumhypochloriet NaClO (bleekloog) maken. Deze laatste reactie is een autoredoxreactie: chloor is oxidator én reductor:

Hoe maak je metalen vrij uit verbindingen?