Elektrochemische Raffination von Edelmetallen Jennifer Weber

Elektrochemische Raffination von Edelmetallen
Kupfer- Raffination
Rohkupfer („Garkupfer“, ca. 99 %ig) wird als Anode geschaltet, Feinkupferblech als
Kathode.
(→ analog bei der Gold und Silberraffination)
Elektrolyt: schwefelsaure CuSO4-Lsg. ; Ca. 0,3 Volt
Cu
→
Cu+ +
e(+ 0,52 V)
2e(+ 0.34 V)
Cu
→
Cu2+ +
+
2+
Cu
→
Cu
+
e
(+ 0,167 V)
Cu
⇌
2Cu+ (Sekundärreaktion)
Cu2+ +
Je nach Reaktionsbedingungen kann es zur Linksverschiebung und somit zur Ausfällung
von elementarem Cu in der Elektrolytlösung kommen.
Anode:
Kathode:
, teilw.:
Cu2+
Cu2+
+
+
2ee-
→
→
Cu
Cu+
Unedlere Beimengungen des Rohkupfers (Fe, Ni, Co, Zn) gehen in Lösung ohne sich
abzuscheiden, edlere (Au, Ag, Pt) fallen als Staub von der sich auflösenden Anode ab und
bilden mit anderen festen Bestandteilen den Anodenschlamm (→ dient wiederum mit als
Ausgangsmaterial für die Gewinnung dieser Edelmetalle).
Die Struktur des Elektrolyt-Metalls wird mitbestimmt durch:
- die Geschwindigkeit der Ionen – Zufuhr an der Elektrolyt - Kathoden - Grenzfläche
- die Beweglichkeit der Ionen an der Kathodenoberfläche
- die Stromdichte
- die Temperatur
- die Zusammensetzung und Konzentration der Elektrolytlösung
Silber: „Möbius-Verfahren“ → Elektrolyse in salpetersaurer Silbernitratlösung
Gold – Raffination
Elektrolyt: salzsaure AuCl3-Lsg., Elektrolytgold: ≈ 99,99%ig
Bsp.: „Wohlwillverfahren“(1874)
Anode:
HCl
HCl
+
+
Kathode:
HAuCl4
HAuCl2
Au
Au
+
+
3ClCl-
→
→
HAuCl4
HAuCl2
+
3e-
+
+
3H+
H+
+
+
3ee-
→
→
+
+
4HCl
2HCl
Au
Au
Das Rohmetall darf nur geringe Verunreinigungen durch bestimmte Elemente aufweisen,
sonst kann es zu unerwünschten Nebenreaktionen kommen:
- spontaner Zerfall von HAuCl2 in der Elektrolytlösung bei niedriger Stromdichte
3HAuCl2
→
HAuCl4
+
2HCl +
2Au
- AgCl – Niederschlag an der Anode
- Zinn: Kolloidbildung mit Au
- Pb: Passivierung der Anode durch eine PbO2- und PbCl2 - Schicht; Pb an der Kathode läßt
das Reingold brüchig werden
- über 5% Cu: CuCl- Bildung, → fällt Au schon aus der Lösung, das sich dann im
Anodenschlamm ansammelt
Fragen
1.) Zu welchen Nebenreaktionen kann es während der Gold-Raffination kommen?
2.) Was passiert mit edleren was mit unedleren Metallen bei der elektrolytischen Reinigung
von Edelmetallen?