L'électrolyse est un processus d'échange au cours du quel l'énergie électrique est transformée en énergie chimique. La réaction a lieu dans une solution d'eau salée: l'électrolyte. Les ions doivent pouvoir circuler librement dans l'eau pour passer d'une électrode à l'autre. Les deux électrodes sont reliées par l'électrolyte et par un générateur de courant électrique. Cette unité est présentée dans le graphique ci-dessous:

Si l'on applique un courant électrique entre les deux électrode, les ions positifs migrent jusqu'à la cathode pendant que les ions négatifs se déplacent en direction de l'anode. Les ions positifs sont appelés cations alors que les ions négatifs sont eux appelés anions. Les cations sont capables, en raison de leur valence, de capter des électrons. Lors du contact entre les cations et la cathode ces derniers redeviennent un élément stable en perdant des électrons. Les anions réagissent de manière opposée: en cas de contact avec l'anode ils vont céder leur électrons pour devenir un élément stable. Au niveau de l'électrode les cations sont réduits et les anions oxydés. Selon la nature des ions, le produit formé peut se dégager ou se déposer sur l'électrode.

Pour contrôler les réactions dans l'unité d'électrolyse il est possible de choisir entre différents matériaux pour les électrodes. De la même manière il est possible de sélectionner un type d'électrolyte pour promouvoir une réaction plutôt q'une autre. L'électrolyte contient les ions qui conduisent le courant.

Galvanisation de pièces métalliques pour les protéger contre la corrosion:

Un métal altérable est protégé contre la corrosion grâce au dépôt par électrolyse d'un métal inaltérable. L'objet à recouvrir est relié au pôle négatif d'un générateur et plongé dans un bain électrolytique. 

Électrolyse "purificatrice":

Pour produire du cuivre très pure il faut installer une anode de cuivre polluée qui sera nettoyer par électrolyse. Le cuivre est oxydé en ions Cu²⁺ et précipite ensuite sur la cathode pour donner une couche de cuivre plus pure qu'auparavant. Voir sur le schéma suivant illustrant le raffinage du cuivre.

Les métaux nobles ne réagissent pas comme le cuivre. En effet ils tombent à la surface et forment un dépôt anodique. Les métaux avec un potentiel standard positif peuvent être, tout comme le cuivre, nettoyés par électrolyse (argent par exemple). 

De manière à prédire les réactions, on utilise le potentiel standard de chaque élément. Vous trouverez dans le tableau ci-dessous un extrait des tables de potentiels standard des éléments donnés à 25°C. Les éléments sont classés selon leur potentiel standard. Le potentiel standard donne la capacité par rapport à l'hydrogène (0 comme référence) de céder des électrons. Les autres éléments ont un potentiel standard positif ou négatif. Pour résumer, les éléments avec un potentiel standard négatif sont plus facile à oxyder que les éléments avec un E₀ positif.

Li/ Li⁺                      -3,04 mV

K/ K⁺                       -2,92 mV

Ca/ Ca²⁺                  -2,87 mV

Na/ Na⁺                   -2,71 mV

Mg/ Mg²⁺                 -2,37 mV

Mn/ Mn²⁺                 -1,18 mV

2H₂O/ H₂+ 2OH^-           -0,83 mV

Zn/ Zn²⁺                  -0,76 mV

Cr/ Cr³⁺                   -0,74 mV

Fe/ Fe²⁺                  -0,56 mV

Fe/ Fe³⁺                  -0,44 mV

Cd/ Cd²⁺                  -0,40 mV

Ti/ Ti²⁺                    -0,34 mV

Co/ Co²⁺                  -0,28 mV

Ni/ Ni²⁺                    -0,23 mV

Sn/Sn²⁺                   -0,14 mV

Pb/ Pb²⁺                       -0,13 mV

H₂/ 2H⁺                      ±0,00 mV

Cu/Cu⁺                    +0,34 mV

2Hg/ Hg₂²⁺               +0,79 mV

Ag/ Ag⁺                   +0,80 mV

Hg/ Hg²⁺                  +0,85 mV

Pt/ Pt²⁺                   +1,20 mV

Cl₂/ 2Cl^-                   +1,36 mV

Au/ Au⁺                   +1,50 mV

F₂/ 2F^-                    +2,87 mV

Généralement les métaux avec un E₀ positif sont nobles contrairement aux métaux avec un E₀ négatif. A l'exception de quelques éléments, il est possible de prédire avec le potentiel standard de l'élément ce qui se passe dans la croûte terrestre. Les métaux nobles sont généralement à l'état de métaux pure alors que les métaux dit non nobles sont normalement trouvé à l'état de composant.