Galvanické pokovování

30. 7. 2013, 15:00

Jan Pokorný

Úvod

Tento experiment je založen na principu elektrolýzy. Pokud do roztoku hydroxidu sodného (${\rm NaOH}$) ponoříme dvě elektrody, na které přivedeme stejnosměrný proud, začne se měděná anoda rozpouštět, její kladně nabité ionty budou putovat k záporné katodě, kde přijmou elektrony, a vyloučí se na ní v podobě velmi tenkého měděného povlaku. Anoda tedy bude během elektrolýzy ubývat. Tento děj můžeme vyjádřit následující rovnicí: $${\rm Cu-2e^{-}\longrightarrow Cu^{2+}+2e^{-}\longrightarrow Cu.} $$

V tomto experimentu si ukážeme postup jednoduchého poměďování klíčů. Tenká barevná vrstva se na klíči udrží podle toho, jak dobře klíč odmastíme a jak šetrně s ním budeme po pomědění zacházet.

Pomůcky

250ml kádinka, dvě 100ml kádinky, špejle, měděné elektrody (měděný drát, doporučený průřez je alespoň 1 mm, elektrolýzou se však drát bude pomalu rozpouštět, je proto vhodnější drát většího průřezu), vodiče, zdroj stejnosměrného napětí nebo baterie (zdrojem napětí může být i plochá 4,5V baterie), lžička na chemikálie, skleněná tyčinka, klíč, houbička.

Chemikálie

Hydroxid sodný (${\rm NaOH}$), pentahydrát síranu měďnatého (${\rm CuSO_{4}.5H_{2}O}$), glukosa, ethanol, destilovaná voda, jar.

Postup

• Obarvovaný předmět (klíč) nejprve důkladně pomocí houbičky a jaru odmastíme, poté opláchneme destilovanou vodou a ethanolem.
• Do první 100ml kádinky nalijeme takové množství destilované vody, aby se v ní klíč celý ponořil, přidáme asi půl lžičky hydroxidu sodného a mícháme do rozpuštění. V této odmašťovací lázni necháme klíč ponořený alespoň 10 minut.
• Mezitím do 250ml kádinky nalejeme 100ml destilované vody, přisypeme půl lžičky ${\rm NaOH}$ a mícháme do rozpuštění.
• Ve druhé 100ml kádince si připravíme roztok síranu měďnatého (skalice modrá) s glukosou tak, že do 50ml destilované vody nasypeme čtvrt lžičky ${\rm CuSO_{4}.5H_{2}O}$ a půl lžičky glukosy.
• Po rozpuštění pomalu vlijeme roztok z druhé 100ml kádinky za stálého míchání do roztoku hydroxidu, který je v 250ml kádince – vznikne tmavě modrá poměďovací lázeň.
• Do vytvořené lázně (v 250ml kádince) ponoříme dvě měděné elektrody stočené do spirály, které zavěsíme na špejli, a mezi ně umístíme klíč tak, aby se nedotýkal elektrod, dna ani stěn kádinky (závěsné zařízení s párovými elektrodami si připravíme předem např. podle obrázku 1).
• Poměďovaný předmět (klíč) spojíme pomocí vodičů se záporným pólem stejnosměrného zdroje napětí a měděné elektrody připojíme na pól kladný (viz obr. 2).
• Podle hustoty protékajícího proudu se asi po pěti minutách na klíči vytvoří oranžovorůžová vrstvička mědi. Jakmile budeme s výsledkem spokojeni, klíč z lázně vytáhneme, omyjeme vodou a vyleštíme hadříkem.

Obr. 1 Závěsné zařízení s elektrodami zhotovené z měděného drátu (postranní elektrody jsou propojeny drátem a kontakt je vyveden na konec špejle pro snadné připojení vodiče)

Obr. 2 Připojení vodičů k elektrodám, které jsou ponořeny do poměďovací lázně

Závěr

Pomocí jednoduchého postupu jsme se naučili obarvit kovový předmět. Zapojením na záporný pól stejnosměrného proudu se na něm vyloučila oranžovorůžová vrstvička mědi. Během elektrolýzy se na anodě vylučovaly bublinky kyslíku a anoda se rozpouštěla, což se projevilo ztenčením a zesvětlením elektrod. Poměděný klíč je na obrázku 3.

Obr. 3 Vlevo původní klíč, vpravo poměděný klíč

Poznámky

• Párové měděné elektrody používáme z toho důvodu, abychom klíč pomědili rovnoměrně z obou stran.
• Poměďování bude fungovat i v případě, že elektrolytem bude samotný roztok hydroxidu draselného. Síran sodný s glukosou přidáváme do roztoku pro lepší výsledek pokovování.
• Pokud používáme jako zdroj napětí baterii, poměďování bude trvat déle.
• Pokud se na předmětu nevylučuje barevná vrstvička, může být povrch předmětu špatně odmaštěný. Očistíme proto předmět důkladněji a poté jej necháme ponořený v koncentrovanější lázni hydroxidu alespoň 15 minut.
• Jestliže je měděná vrstva příliš tmavá a matná, nechali jsme předmět pokovovat dlouhou dobu. Je také možné, že hustota proudu je vysoká. Nastavíme proto menší proud a dobu poměďování úměrně zkrátíme.

Použitá literatura a zdroje

Diskuze (0)

Fotogalerie (3)