電線などに使用する銅は純度が低いと抵抗が大きくなり実用に適さない。
高純度の銅を得るためには電解精錬法（Electrolytic Refining Method）が用いられている。
この製法では，電気分解プロセスを用いて純度の低い粗銅（純度 99 %）を高純度（純度 99.99 % 以上）にしている。
このプロセスでは，原料である純度の低い粗銅*1をアノード（陽極）として電気分解を行う。
高純度の銅は対極（カソード（陰極））に生成し，電解液は硫酸水溶液である。
ここで得られる高純度の銅の質量は電気分解に用いられた電気量に比例する。
粗銅が溶解する際に，銅とともに銅よりもイオン化傾向が大きい元素（鉱石由来の不純物として鉄，ニッケル，亜鉛等）も電解液中に溶け出すが，対極である純銅には析出しない。
粗銅中の溶け出さなかった元素（銀，金，白金等）は電気分解が進むにつれて粗銅電極の下に沈殿して残る。
この沈殿物を陽極泥（アノード（陽極）スライム）と呼び，これには銀，金，白金等の貴金属が多く含まれることがある。
この高純度化によって銅は柔軟性が増すと共に電気抵抗が小さくなる効果があり，電気精錬は実用的には欠かすことができない。
銅の電解精錬の反応式
純度が 99 % 程度の粗銅の板を陽極に，純銅の板を陰極に用いて電解すると，粗銅板は Cu2+ になって溶け，陰極に純度 99.99 % 以上の銅が陰極に析出する。
これを銅の電解精錬（Electrolytic Refining）という。
アノード（陽極）
アノード（陽極）では，粗銅から電子が奪われ，銅イオンが溶け出す。
銅以外にも，銅よりもイオン化傾向の大きい鉄イオン，ニッケルイオン，亜鉛イオンなどが溶け出す。
Cu（粗銅） → Cu2+ + 2e-
カソード（陰極）
カソード（陰極）では，銅イオンが電子を受け取り，陰極の周りに銅が付着していく。
Cu2+ + 2e- → Cu（純銅）
銅の電気精錬の主反応
この銅の電気精錬の主反応の理論電圧は 0 V である。
精錬できる銅の量は電解時の通電電気量に比例する。
精錬可能な銅の量はファラデーの法則で推算することができる。
電子の物質量当たりの電荷の絶対値をファラデー定数*2といい，96 485 C/mol である。
電気分解では電気量の単位を A・h で表すと便利であり，その値は 26.80 A・h/mol である。
ファラデーの法則を用いて 1 t の銅を精錬するために必要な電気量を求めると，843.4 kA・h となる。
なお，銅の原子量を 63.55 とする。
必要な電気量の計算
Cu 元素一つあたり，二つの電子が必要であることから，1 t の銅を精錬するために必要な電気量は，次式で求められる。
2 × 26.80 [A·h/mol] × 1 [t] × 106 [g/t] ÷ 63.55 [g/mol] ÷ 1 000 = 834.4 [kA·h]
参考文献
- 令和元年度 第一種 電気主任技術者 一次試験 機械 問7「銅の電気精錬」
- 平成26年度 第一種 電気主任技術者 一次試験 機械 問4「銅の電気精錬」
- 平成17年度 第二種 電気主任技術者 一次試験 機械 問7
