इलेक्ट्रोलिसिस इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री में एक मौलिक प्रक्रिया है जहाँ विद्युत ऊर्जा का उपयोग गैर-सहज रासायनिक प्रतिक्रिया को चलाने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग शामिल है - एक पदार्थ जिसमें मुक्त आयन होते हैं और जिसे बिजली द्वारा विघटित किया जा सकता है। इलेक्ट्रोलिसिस के विभिन्न उद्योगों में कई तरह के अनुप्रयोग हैं, धातुओं और गैसों के उत्पादन से लेकर अपशिष्ट जल के उपचार तक।
धातुओं को उनके अयस्कों से निकालना और अशुद्ध धातुओं का शोधन इलेक्ट्रोलिसिस के महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। इलेक्ट्रोलिसिस में, एक प्रत्यक्ष धारा (डीसी) को इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से पारित किया जाता है, जिससे आयन इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ते हैं और कमी या ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं।
उदाहरण के लिए, बॉक्साइट अयस्क से एल्युमिनियम के निष्कर्षण में, अयस्क को सबसे पहले एल्युमिनियम ऑक्साइड ( \(Al_{2}O_{3}\) में परिवर्तित किया जाता है। फिर एल्युमिनियम ऑक्साइड को पिघले हुए क्रायोलाइट ( \(Na_{3}AlF_{6}\) ) में घोला जाता है, जो मिश्रण के गलनांक को कम करता है और इसकी चालकता को बढ़ाता है। इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में कार्बन इलेक्ट्रोड होते हैं, जहाँ कैथोड पर एल्युमिनियम को शुद्ध एल्युमिनियम धातु बनाने के लिए कम किया जाता है, और एनोड पर ऑक्सीजन का उत्पादन किया जाता है।
इलेक्ट्रोप्लेटिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें किसी सामग्री की सतह पर धातु की एक पतली परत जमा की जाती है। इस विधि का व्यापक रूप से सजावटी उद्देश्यों, संक्षारण संरक्षण और वस्तुओं की सतह के गुणों को बेहतर बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। जिस वस्तु पर चढ़ाया जाना है वह कैथोड के रूप में कार्य करती है, और जिस धातु पर चढ़ाया जाना है उसे एनोड के रूप में उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट घोल में चढ़ाए जाने वाली धातु के आयन होते हैं। जब बिजली लगाई जाती है, तो घोल से धातु के आयन कम हो जाते हैं और कैथोड की सतह पर जमा हो जाते हैं, जिससे एक पतली धातु की परत बन जाती है।
इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग हाइड्रोजन और ऑक्सीजन जैसी गैसों के उत्पादन में भी किया जाता है। जब पानी ( \(H_{2}O\) ) को इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन किया जाता है, तो यह कैथोड पर हाइड्रोजन ( \(H_{2}\) ) गैस और एनोड पर ऑक्सीजन ( \(O_{2}\) ) गैस में विघटित हो जाता है। इस प्रक्रिया को समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:
\(2H_{2}O(l) \rightarrow 2H_{2}(g) + O_{2}(g)\)यह विधि विशेष रूप से औद्योगिक उपयोग के लिए उच्च शुद्धता वाले हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है, जैसे कि पेट्रोलियम और रासायनिक उद्योग में।
इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग दूषित पदार्थों को हटाने के लिए अपशिष्ट जल के उपचार में किया जा सकता है। इलेक्ट्रोकोएग्यूलेशन के रूप में जानी जाने वाली इस प्रक्रिया में अपशिष्ट जल के माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, जिससे दूषित पदार्थ जम जाते हैं और फिर उन्हें पानी से हटा दिया जाता है। यह औद्योगिक और नगरपालिका अपशिष्ट जल के उपचार के लिए एक प्रभावी तरीका है।
बैटरियाँ विद्युत ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहित करती हैं, जिसे आवश्यकता पड़ने पर छोड़ा जा सकता है। बैटरी को रिचार्ज करने की प्रक्रिया में इसके उपयोग के दौरान होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उलटना शामिल है, जिसे इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, लेड-एसिड बैटरियों में, रिचार्जिंग प्रक्रिया लेड सल्फेट और पानी को वापस लेड डाइऑक्साइड, लेड और सल्फ्यूरिक एसिड में बदल देती है, जिससे बैटरी की मूल संरचना और बिजली पैदा करने की इसकी क्षमता बहाल हो जाती है।
इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग विभिन्न महत्वपूर्ण रासायनिक यौगिकों के संश्लेषण में किया जाता है। इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण क्लोराल्कली प्रक्रिया है, जिसमें ब्राइन (सोडियम क्लोराइड घोल) को इलेक्ट्रोलाइज़ करके क्लोरीन गैस, सोडियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस का उत्पादन किया जाता है। यह प्रक्रिया इन रसायनों के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है, जिनके कपड़ा, कागज और डिटर्जेंट निर्माण जैसे उद्योगों में कई अनुप्रयोग हैं।
\(2NaCl(aq) + 2H_{2}O(l) \rightarrow Cl_{2}(g) + H_{2}(g) + 2NaOH(aq)\)इलेक्ट्रोलिसिस एक बहुमुखी प्रक्रिया है जिसके धातु निष्कर्षण, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, गैसों के उत्पादन, अपशिष्ट जल उपचार, बैटरी रिचार्जिंग और रासायनिक संश्लेषण में व्यापक अनुप्रयोग हैं। विद्युत ऊर्जा का उपयोग करके गैर-सहज रासायनिक प्रतिक्रियाओं को चलाने की इसकी क्षमता इसे औद्योगिक प्रक्रियाओं और वैज्ञानिक अनुसंधान दोनों में अमूल्य बनाती है। इलेक्ट्रोलिसिस के सिद्धांतों और अनुप्रयोगों को समझना ऊर्जा, सामग्री विज्ञान और पर्यावरण संरक्षण में नवाचारों में योगदान देता है।
