Elektrolyse er en kjemisk reaksjon som går ved hjelp av elektrisk strøm. Reaksjonen foregår vanligvis i en væske, men kan også foregå i et fast stoff.
Under elektrolysen reduseres de positive ionene (kationene) ved at de tar opp elektroner fra den negative elektroden (katoden). Samtidig oksideres de negative ionene (anionene) ved at de avgir elektroner ved den positive elektroden (anoden).
Antallet elektroner som avgis av katoden er lik antallet elektroner som anoden opptar. Det er energien fra den ytre strømkilden som driver red-oks-reaksjonen ved elektrodene.
Om elektrolyse i hudpleien, se epilasjon.
Beregning
Mengdene av de stoffene som omsettes ved hver av elektrodene ble opprinnelig gitt ved Faradays lover fra 1833. I dag, når vi vet at salter er bygget av ioner, kan mengdene beregnes ved hjelp av kjemisk støkiometri.
Den spenningen som må legges over elektrodene for at elektrolyse skal skje i en gitt elektrolyttløsning, kan beregnes fra spenningsrekken og er opptil et par volt.
For å få mer praktiske spenninger ved industrianlegg, kobles flere elektrolyseceller i serie. Den totale elektriske energien som brukes, er proporsjonal med både spenningen og ladningen. I praksis er energiutbyttet mindre enn det teoretiske på grunn av overspenning og sidereaksjoner.
Prosesstyper i industrien
Elektrolyse av vannløsninger kalles våt-elektrolyse. Eksempler på noen tekniske prosesser er fremstilling av klorgass, natronlut, kaliumklorat, hydrogengass og oksygengass, og utvinning og raffinering av kobber, sink, kadmium og nikkel. Plettering av metaller (sølvplett, fornikling og lignende) er også elektrolyseprosesser
Metaller som ville reagere med vann, for eksempel natrium, magnesium, aluminium og titan, kan ikke fremstilles ved våt-elektrolyse, fordi det da ville utvikles hydrogengass i stedet for at det avsettes metall på elektroden. Da gjøres i stedet elektrolysen i en vannfri saltsmelte. Metoden kalles smelte-elektrolyse.
Eksempel: Fremstilling av klorgass
Ved elektrolyse av en vannløsning av natriumklorid reduseres vann til hydrogengass ved katoden, og løsningen blir basisk:
2H2O(l) +2e− → H2(g) + 2OH−(aq)
Ved anoden oksideres kloridioner til klorgass:
2Cl-(aq) → Cl2(g) +2e−
Nettoreaksjonen får vi ved å legge sammen ligningene og stryke elektronene på hver side:
4H2O(l) + 2Cl−(aq) → H2(g) + 2OH-(aq) + Cl2(g)
Elektrolyse av vann tilsatt en elektrolytt (et salt) med ioner som ikke deltar i redoks-reaksjonene på elektrodene, gir hydrogengass og oksygengass. Den motsatte reaksjonen, som er spontan, kan benyttes i en brenselcelle.
