Τι είναι η άνοδος χαλκού;

Μια άνοδος χαλκού είναι ένας κόμβος που επιτρέπει σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα να ρέει σε μια ηλεκτρική συσκευή. Είναι συνήθως, αλλά όχι πάντα, το θετικό τερματικό ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου όπου συγκεντρώνονται ανιόντα, αρνητικά φορτισμένα ιόντα. Υπάρχουν πολλοί τύποι ανόδου, όπως οι άνοδοι γραφίτη και οι άνοδοι αλουμινίου. Οι άνοδοι χαλκού διαφέρουν από αυτές στο ότι χρησιμοποιούνται ειδικά για τη διύλιση χαλκού σε μια διαδικασία που αναφέρεται ως τήξη χαλκού.

Μια άνοδος χαλκού κατασκευάζεται από την κονιοποίηση ενός μεταλλεύματος χαλκού που ονομάζεται χαλκοπυρίτης, CuFeS2, και την ανάμειξή του με νερό, λάδι πεύκου και ξανθικό αμυλεστέρα, ένα άλας που χρησιμοποιείται για να κάνει το μείγμα υδατοαπωθητικό. Αφού παρασκευαστεί το μείγμα, διέρχεται πεπιεσμένος αέρας μέσω αυτού για να επιτραπεί περαιτέρω καθαρισμός. Στη συνέχεια, το μίγμα χαλκοπυρίτη συνδυάζεται με ασβεστόλιθο και άμμο και θερμαίνεται σε περίπου 2,300 βαθμούς Φαρενάιτ (1,110 βαθμούς Κελσίου) σε κλίβανο οξυγόνου.

Καθώς το μείγμα θερμαίνεται, το οξυγόνο του κλιβάνου αντιδρά με το σίδηρο στον αρχικό χαλκοπυρίτη παράγοντας οξείδιο σιδήρου (II). Ο χαλκός παραμένει με τη μορφή θειούχου χαλκού, ενός εξαίρετου αγωγού του ηλεκτρισμού. Το διοξείδιο του θείου παράγεται επίσης σε αυτή τη διαδικασία ως υποπροϊόν.

Η περίσσεια θείου αντιδρά περαιτέρω με το θειούχο χαλκό για να παράγει χαλκοκίτη (Cu2S) σε τετηγμένη μορφή που συλλέγεται στον πυθμένα του κλιβάνου διαχωρισμένος από άλλα υποπροϊόντα όπως ο σιδηροσίτης (FeSiO3) και ο βολλαστονίτης (CaSiO3). Το υπόλοιπο θειούχου χαλκού επεξεργάζεται ακόμη περισσότερο με εμφύσηση θερμαινόμενου οξυγόνου σε αυτό. Στη συνέχεια, το αέριο αντιδρά με το θείο για να παράγει ξανά διοξείδιο του θείου, αφήνοντας μόνο χαλκό.

Η άνοδος του χαλκού γίνεται τελικά χρήσιμη κατά το τελευταίο στάδιο της διαδικασίας καθαρισμού χαλκού. Η άνοδος χρησιμοποιείται στην ηλεκτρόλυση, μια σειρά από αντιδράσεις που διαχωρίζουν μια χημική ουσία στα ιόντα της. Σε αυτή την περίπτωση, η ηλεκτρόλυση χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του ακάθαρτου χαλκού που κατασκευάστηκε από την προηγούμενη διεργασία σε καθαρό χαλκό. Ο ακάθαρτος χαλκός χρησιμοποιείται για την κατασκευή της ανόδου του χαλκού προκειμένου ο καθαρός χαλκός να συγκεντρωθεί στην κάθοδο.

Τόσο η άνοδος όσο και η κάθοδος βυθίζονται σε ένα διάλυμα που αποτελείται από θειικό οξύ και θειικό χαλκό (II) και συνδέονται με μια εξωτερική πηγή ενέργειας. Καθώς ένα ηλεκτρικό ρεύμα διατρέχει την κυψέλη, το ακάθαρτο μέταλλο χαλκού μετατρέπεται σε ιόντα χαλκού (II) στην άνοδο και αυτά τα ιόντα χαλκού (II) μετατρέπονται ξανά σε καθαρό μέταλλο χαλκού στην κάθοδο. Οι ακαθαρσίες, οι οποίες μπορεί να περιλαμβάνουν κατά τα άλλα πολύτιμα μέταλλα όπως ο χρυσός και το ασήμι, πέφτουν στο κάτω μέρος του κελιού.