银的电解现时无例外地都用电解液。电解时在电解液中装入银合金(或称粗银)阳极和纯银板或不溶于硝酸的其他材料的阴极。通入电流后,阳极的银和贱金属杂质溶解,而在阴极分出纯银。电解进程能够视为是在Ag(阴极)|AgNO3,HNO3,H2O,杂质|Ag,杂质(阳极)的电化学体系中进行的。
电解进程中,阴极上的反响是银的分出进程:
Ag++e Ag
但应指出,阴极上除发作分出银的反响外,也或许发作耗费电能和硝酸的下列有害反响:
H++e H2
2NO3-+10H++8e N2O↑+5H2O
NO3-+4H++3e NO↑+2H2O
NO3-+2H++e NO2↑+H2O
NO3-+3H++2e HNO3+H2O
由于发作这些反响,而常需往溶液中补加硝酸;但在电能耗费方面,由于阳极中铜等组分的溶解,阴极上只分出银而使电能耗费得到补偿。
在阳极上,发作银和贱金属杂质氧化溶解反响。银不单氧化成一价银离子,当电流密度小时还或许有部分氧化成半价银离子。而半价银离子又可自行分化生成一价银离子,并别离出一个金属银原子进入阳极泥中,影响电镀产值。
Ag-e Ag+
2Ag-e Ag0.5+
Ag0.5+ Ag↓+Ag+
但由于阳极板含有其他金属杂质,所以阳极上除金属银的氧化外,铜等贱金属一同也被氧化而进入溶液。银、铜等金属在阳极上的氧化,是经过以下一系列的反响来完结的:
NO3--e NO2+〔O〕
2Ag+〔O〕 Ag2O
Ag2O+2HNO3 2AgNO3+H2O
2NO2+H2O HNO3+HNO2
HNO2+〔O〕 HNO3
MeO+2HNO3 Me(NO3)2+H2O
反响中所生成的除生成硝酸和亚硝酸外,尚有一部分在进程中蒸发损失掉。
金、银合金阳极中,由于金的原子能替代合金中若干个银原子,并坚持本来银的品质,故金能以任何份额与银构成组分散布均匀、结合严密的合金。又由于金在银电解时是不溶解的,故当合金中金的原子多到必定程度时,就会包裹银原子而起到掩蔽(不溶解)银的效果。故合金中的含金量不该过高。除金、银外,阳极中一般还含有1%~3%或更多的铜、铋、锑、铅、硒等杂质和少量的铂族金属。
银电解进程中,阳极上各元素的行为,与它们的电位和在电解质中的浓度以及是否会水解有关。下表列出了有关金属的标准电位。
表 25℃时金属的标准电位
元素
阳离子
电位∕V
元素
阳离子
电位∕V
锌
Zn2+
-0.76
砷
As3+
+0.30
铁
Fe2+
-0.44
铜
Cu2+
+0.34
镍
Ni2+
-0.25
铜
Cu+
+0.52
锡
Sn2+
-0.14
银
Ag+
+0.80
铅
Ph2+
-0.126
钯
Pd2+
+0.82
氢
H+
±0.00
铂
Pt2+
+1.20
锑
Sb3+
+0.10
铂
Pt4+
+1.29
铋
Bi3+
+0.20
金
Au3+
+1.50
银电解进程中,依照各元素的性质和行为的不同,可将它们分为:
(1)电性比银负的锌、铁、镍、锡、铅、砷。其间,锌、铁、镍、砷含量极微,对电解进程影响不大。在电解进程中,它们悉数以硝酸盐的形状进入电解液中,并逐步堆集使电解液遭受污染,且耗费硝酸。虽如此,但在一般情况下,不会影响电解银的质量。锡则呈锡酸盐进入阳极泥中。铅一部分进入溶液,另一部分被氧化生成PbO2进入阳极泥中,少量PbO2则粘附于阳极板表面,较难掉落。因此当PbO2较多时,会影响阳极的溶解。
(2)电性比银正的金和铂族金属。这些金属一般都不溶解而进入阳极泥中。当其含量很高时,会停留于阳极表面,而阻止阳极银的溶解,乃至引起阳极的钝化,使银的电极电位升高,影响电解的正常进行。但实际上,有一部分铂、钯进入电解液中。部分钯进入电解液,是由于钯在阳极被氧化为PdO2·nH2O,新生成的这种氧化物易溶于HNO3。铂亦有类似行为。特别是当选用较高的硝酸浓度、过高的电解液温度和大的电流密度时,钯和铂进入溶液的量便会增多。由于钯的电位(0.82V)与银(0.8V)附近,当钯在溶液中的浓度增大(有人以为:15~50g/L)时,会与银一同于阴极分出。
(3)不发作电化学反响的化合物。这类化合物一般有Ag2Se、Ag2Te、Cu2Se、Cu2Te等。由于它们的电化学活性很小,电解时不发作改变,跟着阳极的溶解而掉落进入阳极泥中。但当阳极中存有金属硒时,在弱酸性电解质中,可与银一道溶解并于阴极分出。但在高酸度(坚持在1.5%左右)溶液中,阳极中的硒不进入溶液。
(4)电位与银挨近的铜、铋、锑。这些金属对电解损害最大。
铋在电解进程中,一部分生成碱式盐〔Bi(OH)2NO3〕进入阳极泥中,另一部分呈进入溶液。锑、铋在溶液中堆集后,会在阴极上分出,使电解银质量变坏。当在低酸条件下电解时,溶液中的会水解生成碱式盐沉积,而影响电解银粉的质量。
铜在阳极中的含量一般是最多的,常达2%或更多。电解进程中,铜呈硝酸铜进入溶液,使电解液色彩变蓝。由于铜的电位比银低一半以上,且在溶液中铜能于阴极分出的浓度又高,故在正常电解的情况下,铜于阴极分出的或许性不大。但当呈现浓差极化,或因电解液拌和循环不良,银离子剧烈下沉,形成电解液中银、铜含量之比超越2∶1时,铜会在阴极的上部分出。且铜离子在溶液中运动到阴极的进程中,Cu2+或许被还原为Cu+,Cu+又有或许在阳极被氧化成Cu2+,而白白耗费电流。特别是当电解含铜高的阳极时,由于阴极只分出银,而阳极每溶解1g铜,阴极便相应分出3.4g的银,这就很简单形成电解液中银离子浓度的急剧下降。过期阴极就有分出铜的风险。放电解含铜高的阳极时,应常常抽出部分含铜多的电解液,而补入部分浓度高的液。但应指出,在银电解进程中,电解液中坚持必定浓度的铜也是有利的,由于铜能增大电解液密度,下降银离子的沉降速度。
电解进程中,阴极上的反响是银的分出进程:
Ag++e Ag
但应指出,阴极上除发作分出银的反响外,也或许发作耗费电能和硝酸的下列有害反响:
H++e H2
2NO3-+10H++8e N2O↑+5H2O
NO3-+4H++3e NO↑+2H2O
NO3-+2H++e NO2↑+H2O
NO3-+3H++2e HNO3+H2O
由于发作这些反响,而常需往溶液中补加硝酸;但在电能耗费方面,由于阳极中铜等组分的溶解,阴极上只分出银而使电能耗费得到补偿。
在阳极上,发作银和贱金属杂质氧化溶解反响。银不单氧化成一价银离子,当电流密度小时还或许有部分氧化成半价银离子。而半价银离子又可自行分化生成一价银离子,并别离出一个金属银原子进入阳极泥中,影响电镀产值。
Ag-e Ag+
2Ag-e Ag0.5+
Ag0.5+ Ag↓+Ag+
但由于阳极板含有其他金属杂质,所以阳极上除金属银的氧化外,铜等贱金属一同也被氧化而进入溶液。银、铜等金属在阳极上的氧化,是经过以下一系列的反响来完结的:
NO3--e NO2+〔O〕
2Ag+〔O〕 Ag2O
Ag2O+2HNO3 2AgNO3+H2O
2NO2+H2O HNO3+HNO2
HNO2+〔O〕 HNO3
MeO+2HNO3 Me(NO3)2+H2O
反响中所生成的除生成硝酸和亚硝酸外,尚有一部分在进程中蒸发损失掉。
金、银合金阳极中,由于金的原子能替代合金中若干个银原子,并坚持本来银的品质,故金能以任何份额与银构成组分散布均匀、结合严密的合金。又由于金在银电解时是不溶解的,故当合金中金的原子多到必定程度时,就会包裹银原子而起到掩蔽(不溶解)银的效果。故合金中的含金量不该过高。除金、银外,阳极中一般还含有1%~3%或更多的铜、铋、锑、铅、硒等杂质和少量的铂族金属。
银电解进程中,阳极上各元素的行为,与它们的电位和在电解质中的浓度以及是否会水解有关。下表列出了有关金属的标准电位。
表 25℃时金属的标准电位
元素
阳离子
电位∕V
元素
阳离子
电位∕V
锌
Zn2+
-0.76
砷
As3+
+0.30
铁
Fe2+
-0.44
铜
Cu2+
+0.34
镍
Ni2+
-0.25
铜
Cu+
+0.52
锡
Sn2+
-0.14
银
Ag+
+0.80
铅
Ph2+
-0.126
钯
Pd2+
+0.82
氢
H+
±0.00
铂
Pt2+
+1.20
锑
Sb3+
+0.10
铂
Pt4+
+1.29
铋
Bi3+
+0.20
金
Au3+
+1.50
银电解进程中,依照各元素的性质和行为的不同,可将它们分为:
(1)电性比银负的锌、铁、镍、锡、铅、砷。其间,锌、铁、镍、砷含量极微,对电解进程影响不大。在电解进程中,它们悉数以硝酸盐的形状进入电解液中,并逐步堆集使电解液遭受污染,且耗费硝酸。虽如此,但在一般情况下,不会影响电解银的质量。锡则呈锡酸盐进入阳极泥中。铅一部分进入溶液,另一部分被氧化生成PbO2进入阳极泥中,少量PbO2则粘附于阳极板表面,较难掉落。因此当PbO2较多时,会影响阳极的溶解。
(2)电性比银正的金和铂族金属。这些金属一般都不溶解而进入阳极泥中。当其含量很高时,会停留于阳极表面,而阻止阳极银的溶解,乃至引起阳极的钝化,使银的电极电位升高,影响电解的正常进行。但实际上,有一部分铂、钯进入电解液中。部分钯进入电解液,是由于钯在阳极被氧化为PdO2·nH2O,新生成的这种氧化物易溶于HNO3。铂亦有类似行为。特别是当选用较高的硝酸浓度、过高的电解液温度和大的电流密度时,钯和铂进入溶液的量便会增多。由于钯的电位(0.82V)与银(0.8V)附近,当钯在溶液中的浓度增大(有人以为:15~50g/L)时,会与银一同于阴极分出。
(3)不发作电化学反响的化合物。这类化合物一般有Ag2Se、Ag2Te、Cu2Se、Cu2Te等。由于它们的电化学活性很小,电解时不发作改变,跟着阳极的溶解而掉落进入阳极泥中。但当阳极中存有金属硒时,在弱酸性电解质中,可与银一道溶解并于阴极分出。但在高酸度(坚持在1.5%左右)溶液中,阳极中的硒不进入溶液。
(4)电位与银挨近的铜、铋、锑。这些金属对电解损害最大。
铋在电解进程中,一部分生成碱式盐〔Bi(OH)2NO3〕进入阳极泥中,另一部分呈进入溶液。锑、铋在溶液中堆集后,会在阴极上分出,使电解银质量变坏。当在低酸条件下电解时,溶液中的会水解生成碱式盐沉积,而影响电解银粉的质量。
铜在阳极中的含量一般是最多的,常达2%或更多。电解进程中,铜呈硝酸铜进入溶液,使电解液色彩变蓝。由于铜的电位比银低一半以上,且在溶液中铜能于阴极分出的浓度又高,故在正常电解的情况下,铜于阴极分出的或许性不大。但当呈现浓差极化,或因电解液拌和循环不良,银离子剧烈下沉,形成电解液中银、铜含量之比超越2∶1时,铜会在阴极的上部分出。且铜离子在溶液中运动到阴极的进程中,Cu2+或许被还原为Cu+,Cu+又有或许在阳极被氧化成Cu2+,而白白耗费电流。特别是当电解含铜高的阳极时,由于阴极只分出银,而阳极每溶解1g铜,阴极便相应分出3.4g的银,这就很简单形成电解液中银离子浓度的急剧下降。过期阴极就有分出铜的风险。放电解含铜高的阳极时,应常常抽出部分含铜多的电解液,而补入部分浓度高的液。但应指出,在银电解进程中,电解液中坚持必定浓度的铜也是有利的,由于铜能增大电解液密度,下降银离子的沉降速度。