Całokształt zjawisk towarzyszących przepływowi prądu elektrycznego przez roztwory elektrolitówelektrolitelektrolitów lub ich formę stopioną nazywamy elektroliząElektrolizaelektrolizą. Proces ten zachodzi pod wpływem zewnętrznego czynnika – prądu elektrycznego, dlatego też jest procesem wymuszonym.

Aby przeprowadzić elektrolizę niezbędne są:

• źródło prądu stałego np. bateria czy akumulator;

• elektrody;

w celu badania (analizy) elektrolizy:

• woltomierzwoltomierzwoltomierz;

• amperomierzamperomierzamperomierz.

Elektrodami w procesie elektrolizy są zazwyczaj przewodniki metaliczne zanurzone w roztworze elektrolitu, odprowadzające i doprowadzające prąd elektryczny z lub do układu. W szczególnych przypadkach elektrodą może być również naczynie wykonane z metalu, w którym znajduje się elektrolit. W procesie elektrolizy możemy wyróżnić dwie elektrody:

• katodę,

• anodę.

Katoda, czyli elektroda połączona z ujemnym biegunem

W trakcie procesu elektrolizy odpowiednie drobiny (kationy lub cząsteczki wody) pobierają elektrony z powierzchni katody. Zachodzący tam proces nazywany jest procesem katodowym:

• gdy obecne są kationy metalu:

• gdy w roztworze znajdują się kwasy, zasady, sole metali 1. i 2. grupy układu okresowego– wtedy na katodzie zachodzi proces:

lub:

Procesy chemiczne zachodzące na powierzchni katody są procesami redukcji, polegającymi na pobieraniu elektronów przez drobiny.

Anoda, czyli elektroda połączona z dodatnim biegunem

W trakcie procesu elektrolizy odpowiednie drobiny (aniony lub cząsteczki wody) oddają elektrony do powierzchni anody. Zachodzący tam proces nazywany jest procesem anodowym:

• gdy obecne są w roztworze aniony halogenkowe ${\text{X}}^{-}$, w procesie anodowym powstają cząsteczki halogenów:

• w przypadku obecności zasad, kwasów tlenowych lub ich soli, produktem elektrolizy jest tlen:

lub:

Procesy chemiczne zachodzące na powierzchni anody są procesami utleniania, polegającymi na oddawaniu elektronów przez drobiny.

W procesie elektrorafinacji miedzi, anodą jest metaliczna miedź zanieczyszczona innymi metalami. Zanieczyszczenia przechodzą do roztworu lub wytrącają się pod postacią szlamu. Na anodzie zachodzi reakcja utleniania miedzi (oraz obecnych w metalu niektórych metalicznych zanieczyszczeń, których potencjał jest niższy niż potencjał miedzi).  W roztworze elektrolitu znajdują się jony miedzi ${\mathrm{Cu}}^{2+}$ i aniony ${\mathrm{SO}}_4^{2-}$.

Równanie reakcji zachodzącej na anodzie, czyli reakcji anodowej:

Gdy w anodzie obecne są metale takie jak cynk lub żelazo, zachodzą dodatkowe reakcje chemiczne:

Zanieczyszczenia te przechodzą do roztworu w formie kationów. Jeżeli miedź zanieczyszczona jest innymi pierwiastkami szlachetnymi, takimi jak na przykład złoto o znacznie wyższym potencjale, metal ten wytrąca się do szlamu anodowego.

Na katodzie zachodzi reakcja redukcji (reakcja katodowa) opisana równaniem:

Sumaryczne równanie reakcji:

Napięcie w procesie elektrorafinacji jest dobrane w taki sposób, aby pozostałe metale nie wytrącały się na katodzie. Możemy zauważyć, że w trakcie tego procesu masa katody zwiększa się. Zwiększenie napięcia mogłoby doprowadzić do procesów ubocznych, takich jak rozkład wody.