1。電解細胞のセットアップ:
* 電極: グラファイトやプラチナ(アノード)などの不活性材料で作られた2つの電極が必要です。
* 電解質: 水中で硫酸亜鉛(Znso₄)の溶液を準備します。これは電解質として機能し、反応にイオンを提供します。
2。電気分解プロセス:
* 直接電流: 電極に直接電流(DC)を適用します。アノードは、電源の正の端子に接続され、陰極は負の端子に接続されます。
* 反応:
* アノード(酸化): アノードでは、硫酸イオン(so₄²⁻)が酸化され、電子が放出されます。
2so₄²⁻→s₂o₈²⁻ +2e⁻
* カソード(還元): カソードでは、カソードから電子を受け入れることにより、亜鉛イオン(Zn²⁺)が削減されます。
Zn²⁺ +2e⁻→Zn
* 亜鉛堆積: 還元された亜鉛イオン(Zn)は、カソードの表面にプレートし、固体亜鉛金属を形成します。
3。 重要な考慮事項:
* 電圧: 適用された電圧は、反応の電気化学的可能性を克服するのに十分でなければなりません。適切な電圧を決定するには、亜鉛と硫酸塩の電気化学電位の表を参照する必要があります。
* 純度: 生成される亜鉛の純度は、初期の硫酸亜鉛の純度と電気分解の条件に依存します。
* 安全性: 電気分解は熱とガスを生成する可能性があるため、適切な安全上の注意事項を使用して、換気の良いエリアで実行することが重要です。
全体の方程式:
Znso₄(aq) +2h₂o(l)→zn(s) +h₂so₄(aq) +h₂(g)
注: これは単純化された説明です。実際のプロセスには、追加の副作用と他の製品の形成が含まれる場合があります。
代替方法:
電気分解は最も一般的な方法ですが、硫酸亜鉛から亜鉛を取得する他の方法は次のとおりです。
* 変位反応: マグネシウムのようなより反応性のある金属を使用して、溶液から亜鉛を置き換えます。
Znso₄(aq) + mg(s)→zn(s) +mgso₄(aq)
* 化学還元: ナトリウム水硫酸ナトリウム(na₂s₂o₄)などの還元剤を使用して、亜鉛イオンを亜鉛金属に還元します。
これらの代替方法の効率が低下するか、電気分解と比較して制限がある場合があります。