Mở đầu
Cùng là điện phân, nhưng ta có thể muốn tạo kim loại mới từ hợp chất, làm sạch kim loại thô hoặc phủ một lớp kim loại lên vật khác. Mục đích giúp ta chọn đúng điện cực.
Mạ điện
Trong mạ copper, vật cần mạ nối cathode:
$$\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu}.$$
Anode có thể là copper hòa tan:
$$\mathrm{Cu\rightarrow Cu^{2+}+2e^-},$$
giúp bổ sung ion vào dung dịch.
Bề mặt phải sạch, dòng điện và nồng độ được kiểm soát để lớp mạ bám đều. Đảo cực sẽ làm vật cần mạ bị oxi hóa hoặc không nhận lớp phủ mong muốn.
Kiểm tra nhanh
Trong mạ kim loại, vật cần mạ phải nối với cực nào?
Anode là nơi kim loại có thể hòa tan.
Ion kim loại nhận electron và bám lên cathode.
Bình mạ không dùng cầu muối như pin hai bán ngăn.
Cần dòng điện để khử ion.
Lời giải
**Cách làm**
Vật cần mạ là cathode để ion kim loại nhận electron và kết tủa lên bề mặt.
Tinh luyện copper
Anode là copper thô, cathode là lá copper tinh khiết, dung dịch chứa Cu²⁺. Copper ở anode hòa tan rồi Cu²⁺ bám lên cathode.
Kim loại kém hoạt động hơn copper có thể không tan và tạo bùn anode; kim loại hoạt động hơn có thể vào dung dịch nhưng không nhất thiết bám cathode ở điều kiện kiểm soát. Mục tiêu là chuyển copper chọn lọc, không phải mọi tạp chất đều đi cùng.
Sản xuất aluminium
Aluminium được sản xuất bằng điện phân Al₂O₃ trong cryolite nóng chảy. Cryolite giúp hạ nhiệt độ của hỗn hợp xuống gần 1 000 °C, tăng khả năng dẫn điện và tạo lớp chất lỏng ngăn aluminium nóng chảy tiếp xúc với không khí. Ở cathode:
$$\mathrm{Al^{3+}+3e^-\rightarrow Al}.$$
Ở anode, ion oxide bị oxi hóa; oxygen sinh ra đốt cháy dần anode graphite thành CO và CO₂.
Không điện phân dung dịch Al³⁺ để thu Al vì nước bị khử ưu tiên ở cathode.
Ví dụ mẫu
Cần mạ bạc lên một vật dẫn điện. Ta đặt vật ở cathode để Ag⁺ + e⁻ → Ag diễn ra trên bề mặt vật. Nếu dùng thanh Ag làm anode tan, thanh này nối cực dương và cung cấp thêm Ag⁺.
> **Dễ nhầm:** Đổi hai dây khiến vật cần mạ thành anode, nên không còn đúng bố trí để nhận lớp bạc theo mô hình trên.
Luyện tập
Vì sao không điều chế Al bằng điện phân dung dịch muối Al³⁺ trong nước?
Al³⁺ là cation.
Al là kim loại hoạt động mạnh; trong nước, hydrogen được tạo trước.
Al nguyên tử có electron.
Dung dịch muối chứa ion.
Lời giải
**Cách làm**
Trong dung dịch nước, khử nước/H⁺ thuận lợi hơn khử Al³⁺; vì vậy phải điện phân oxide nóng chảy.
Ghi nhớ
- Mạ: vật cần phủ là cathode.
- Tinh luyện Cu: Cu thô anode, Cu tinh khiết cathode.
- Điều chế Al cần điện phân Al₂O₃ nóng chảy, không dùng dung dịch nước.
Đang học