Elektrolyse

Elektrolyse: durch elektrischen Strom bewirkte chemische Umwandlung (meist Zersetzung) eines gelösten oder geschmolzenen Elektrolyten, wobei an der Kathode stets ein Reduktionsvorgang (elektrolytische oder kathodische Reduktion) und an der Anode ein Oxydationsvorgang (elektrolytische oder anodische Oxydation) abläuft. Bei der Elektrolyse wandern die in der Lösung enthaltenen Kationen (Metall- oder Wasserstoffionen) zur Kathode, wo sie durch Elektronenaufnahme entladen werden und sich elementar abscheiden können. Die Anionen (Nichtmetall-, Säurerest- oder Hydroxidionen) wandern zur Anode, wo sie Elektronen abgeben und als elementares Nichtmetall (zum Beispiel Chlor, Sauerstoff unter anderem) freigesetzt werden. Die unmittelbar an den Elektroden ablaufenden sogenannten Primärreaktionen können von Sekundärreaktionen (Folgereaktionen der Reaktionsprodukte untereinander, mit dem Lösungsmittel oder mit dem Elektrodenmaterial) begleitet werden. Die zur Elektrolyse erforderliche Mindestspannung wird als Zersetzungsspannung bezeichnet. Beispiele für die vielseitige technische Anwendung der Elektrolyse sind die Gewinnung von Metallen (zum Beispiel von Aluminium und Magnesium durch Schmelzflusselektrolyse), von Nichtmetallen (zum Beispiel Chlor, Wasserstoff; siehe auch Alkalichloridelektrolyse), die Reinigung (Elektroraffination) von Metallen (zum Beispiel Silber, Kupfer) sowie die Erzeugung metallischer Überzüge (zum Beispiel Vernickeln, Verchromen) unter anderem korrosionsschützender Schichten (Aloxydieren). Bei der Elektroraffination werden als lösliche Anode das zu reinigende Metall und als Kathode in der Regel ein dünnes Blech aus gereinigtem Metall eingesetzt.

Elektrolysezelle: technischer Apparat zur Durchführung von Elektrolysen. Die Elektrolysezelle besteht im Wesentlichen aus einem elektrisch isolierenden Behälter zur Aufnahme der zu elektrolysierenden Lösung beziehungsweise Schmelze und horizontal oder vertikal angeordneten Elektroden. In manchen Fällen, zum Beispiel bei der Aluminiumgewinnung, stellt die Behälterauskleidung eine Elektrode dar; beim Quecksilberverfahren der Alkalichloridelektrolyse dient fließendes Quecksilber als Kathode. Bisweilen trennt man Kathoden- und Anodenraum durch ein Diaphragma und verhindert so eine schädliche Durchmischung der Elektrolyseprodukte. Bipolare Elektroden, deren eine Seite als Anode und deren andere als Kathode wirkt, haben keine unmittelbare Verbindung mit einer Spannungsquelle, sondern bilden die Trennwände mehrerer in Reihe geschalteter Zellen. Viele Elektrolysezellen werden kontinuierlich betrieben, indem der Elektrolyt zirkuliert und außerhalb der Zelle aufbereitet wird.

Elektrolyte elektrolytische Dissoziation, elektrolytische Dissoziation: umkehrbarer Zerfall chemischer Verbindungen (Elektrolyte, insbesondere Säuren, Basen und Salze) in frei beweglichen, elektrisch geladene Teilchen (Ionen) beim Schmelzen oder Lösen in polaren Flüssigkeiten, insbesondere Wasser. Die entstehenden Lösungen oder Schmelzen leiten den elektrischen Strom. In echten Elektrolyten, die aus einem Ionengitter bestehen, wird die elektrolytische Dissoziation durch Eindringen der Wassermoleküle zwischen die Gitterbausteine bewirkt, bei potentiellen Elektrolyten erfolgt die elektrolytische Dissoziation durch Reaktion mit dem Lösungsmittel. Der Vorgang der Elektrolyte elektrolytischer Dissoziation verläuft praktisch unmessbar rasch. Je nach Ausmaß der Bildung von Ionen (Dissoziationskonstante)I unterscheidet man starke und schwache Elektrolyte.

Elektrolytischer Trog: mit einem Elektrolyten gefülltes Gefäß zur Bestimmung des Potentialverlaufs bei komplizierter ebener Elektrodenanordnung,

Elektrolytischer Widerstand: elektrischer Widerstand eines Elektrolyten, meist mit Wechselstrom gemessen, da bei Gleichstrom chemische Sekundärreaktionen (siehe auch Elektrolyse) und Polarisationserscheinungen auftreten. Aus dem elektrolytischen Widerstand lässt sich der Dissoziationsgrad des Elektrolyten berechnen. Da der Dissoziationsgrad und die Beweglichkeit der für den Stromtransport verantwortlichen Ionen mit der Temperatur zunehmen, nimmt der elektrolytische Widerstand mit wachsender Temperatur ab.

Elektromagnetische Pumpe: Sonderpumpenbauart, meist als Membranpumpe mit elektromagnetischen Antrieb ausgeführt; eingesetzt zum Beispiel als Benzinpumpe im Kfz zur Förderung des Kraftstoffes vom Tank zum Schwimmergehäuse des Vergasers,

Elektromagnetisches Feld: Verknüpfung von zeitlich veränderlichen elektrischen und magnetischen Feldern, die sich als elektromagnetische Welle ausbreiten. Das elektromagnetische Feld wird durch die Maxwellschen Gleichungen beschrieben.

Elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Strahlung: periodische elektromagnetische Felder, die sich im freien Raum, in Isolatoren oder auf Leitern ausbreiten. Sie werden durch schwingende elektrische oder magnetische Dipole beziehungsweise Multipole abgestrahlt und breiten sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit c0, in nichtabsorbierenden Stoffen mit der Geschwindigkeit Ct/Jeiß, aus (e, relative Dielektrizitätskonstante, i, relative Permeabilität). Im isotropen Medium sind die elektromagnetischen Wellen transversal: elektrische und magnetische Feldlinien sind in sich geschlossen, stehen senkrecht aufeinander und umschlingen sich gegenseitig. Im Vakuum nimmt die Intensität der elektromagnetischen Wellen mit dem Quadrat ihrer Entfernung von der Quelle ab. Stoffliche Materie beeinflusst die elektromagnetischen Wellen durch Reflexion, Brechung und Absorption, die Stärke dieser Effekte hängt stark von der Wellenlänge beziehungsweise der Frequenz ab. Bei kurzen Wellenlängen macht sich die Teilchennatur der elektromagnetischen Wellen bemerkbar (siehe auch Photon). Den gesamten Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Wellen bezeichnet man als elektromagnetisches Spektrum.

Elektrometallurgie: Metallgewinnung mittels Elektroenergie. Bei den elektrochemischen Verfahren erfolgt die Umwandlung von elektrischer in chemischer Energie und umgekehrt. Bei den elektrothermischen Verfahren wird die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt, die für die Metallgewinnung genutzt wird.