Elektroliza është një proces themelor në elektrokimi ku energjia elektrike përdoret për të drejtuar një reaksion kimik jo spontan. Ky proces përfshin përdorimin e një elektroliti - një substancë që përmban jone të lira dhe mund të dekompozohet nga elektriciteti. Elektroliza ka një gamë të gjerë aplikimesh në industri të ndryshme, që nga prodhimi i metaleve dhe gazeve deri tek trajtimi i ujërave të zeza.
Nxjerrja e metaleve nga xehet e tyre dhe rafinimi i metaleve të papastra janë aplikime të rëndësishme të elektrolizës. Në elektrolizë, një rrymë e drejtpërdrejtë (DC) kalon nëpër një elektrolit, duke bërë që jonet të lëvizin drejt elektrodave dhe t'i nënshtrohen reaksioneve të reduktimit ose oksidimit.
Për shembull, në nxjerrjen e aluminit nga xeherori i boksitit, minerali fillimisht shndërrohet në oksid alumini ( \(Al_{2}O_{3}\) ). Oksidi i aluminit tretet më pas në kriolitin e shkrirë ( \(Na_{3}AlF_{6}\) ), i cili ul pikën e shkrirjes së përzierjes dhe rrit përçueshmërinë e saj. Qeliza elektrolitike përbëhet nga elektroda karboni, ku alumini reduktohet në katodë për të formuar metal alumini të pastër dhe oksigjeni prodhohet në anodë.
Elektrplimi është një proces ku një shtresë e hollë metali depozitohet në sipërfaqen e një materiali. Kjo metodë përdoret gjerësisht për qëllime dekorative, mbrojtje nga korrozioni dhe përmirësimin e vetive të sipërfaqes së objekteve. Objekti që do të vendoset vepron si katodë, dhe metali që do të depozitohet përdoret si anodë. Tretësira e elektrolitit përmban jone të metalit që do të vendoset. Kur aplikohet energjia elektrike, jonet metalike nga solucioni reduktohen dhe depozitohen në sipërfaqen e katodës, duke formuar një shtresë të hollë metalike.
Elektroliza përdoret gjithashtu në prodhimin e gazrave si hidrogjeni dhe oksigjeni. Kur uji ( \(H_{2}O\) ) i nënshtrohet elektrolizës, ai zbërthehet në gaz hidrogjen ( \(H_{2}\) ) në katodë dhe në gaz oksigjen ( \(O_{2}\) ) në anoda. Ky proces mund të përfaqësohet nga ekuacioni:
\(2H_{2}O(l) \rightarrow 2H_{2}(g) + O_{2}(g)\)Kjo metodë është veçanërisht e rëndësishme për prodhimin e hidrogjenit me pastërti të lartë për përdorim industrial, si në industrinë e naftës dhe kimike.
Elektroliza mund të aplikohet në trajtimin e ujërave të zeza për të hequr ndotësit. Procesi, i njohur si elektrokoagulim, përfshin kalimin e rrymës elektrike përmes ujërave të zeza, duke shkaktuar koagulimin e ndotësve dhe largimin e tyre pasues nga uji. Është një metodë efektive për trajtimin e ujërave të zeza industriale dhe komunale.
Bateritë ruajnë energjinë elektrike në formën e energjisë kimike, e cila mund të lirohet kur nevojitet. Procesi i rimbushjes së baterisë përfshin kthimin e reaksioneve kimike që ndodhin gjatë përdorimit të saj, gjë që arrihet përmes elektrolizës. Për shembull, në bateritë me acid plumbi, procesi i rimbushjes konverton sulfatin e plumbit dhe ujin përsëri në dioksid plumbi, plumb dhe acid sulfurik, duke rivendosur përbërjen origjinale të baterisë dhe aftësinë e saj për të prodhuar energji elektrike.
Elektroliza përdoret në sintezën e komponimeve të ndryshme kimike të rëndësishme. Një shembull i dukshëm është procesi i kloralkalit, ku shëllira (tretësira e klorurit të natriumit) elektrolizohet për të prodhuar gaz klor, hidroksid natriumi dhe gaz hidrogjeni. Ky proces është jetik për prodhimin e këtyre kimikateve, të cilat kanë aplikime të shumta në industri të tilla si prodhimi i tekstilit, letrës dhe detergjentit.
\(2NaCl(aq) + 2H_{2}O(l) \rightarrow Cl_{2}(g) + H_{2}(g) + 2NaOH(aq)\)Elektroliza është një proces i gjithanshëm me aplikime të gjera në nxjerrjen e metaleve, elektrikimin, prodhimin e gazeve, trajtimin e ujërave të zeza, rimbushjen e baterive dhe sintezën kimike. Aftësia e tij për të drejtuar reaksione kimike jo spontane duke përdorur energji elektrike e bën atë të paçmuar si në proceset industriale ashtu edhe në kërkimin shkencor. Të kuptuarit e parimeve dhe aplikimeve të elektrolizës kontribuon në risitë në energji, shkencën e materialeve dhe mbrojtjen e mjedisit.
