Загальна інформація
Застосування
Хромований Harley Davidson
Гальваностегія (також гальванотехніка) - це спосіб із галузі техніки обробки поверхонь і нанесення покриттів, у якому метали електрохімічно осаджують на металеві або металізовані поверхні із застосуванням електроліту й постійного струму. У промисловості принципово розрізняють декоративну й функціональну гальваніку. Декоративна гальваніка слугує здебільшого для оздоблення предметів, як-от хромування мотоциклів або золочення прикрас. Функціональна гальванотехніка виконує такі завдання, як захист від корозії чи поліпшення електропровідності. Функціональну гальваніку застосовують у промисловості, наприклад, для цинкування гвинтів, нанесення покриттів на деталі машин або золочення електричних контактів.
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Треба знати, як відбувається електроліз.
Принцип
Гальваностегією називають процес, у якому крізь розчин солі пропускають електричний струм. При цьому йони металу рухаються до катода і зазвичай осаджуються тут. У такий спосіб поверхню предметів із провідного матеріалу можна вкрити шаром металу й тим самим облагородити.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Поверхню предметів із провідного матеріалу можна електрохімічним способом укрити шаром металу й у такий спосіб облагородити.
Завдання
Продемонструй, як поверхню предметів із неблагородних металів можна вкрити покриттям із благородніших металів за допомогою гальваностегії.
Інша інформація (3/3)
Шар міді, який утворюється в цьому досліді, не стійкий до стирання. Це треба враховувати, коли висушуєш катодну пластину. Пластину не можна витирати ганчіркою; найкраще висушити її над полум'ям, що не коптить, перш ніж передавати для огляду.
Бульбашки газу, що виникають у цьому досліді, пояснюються тим, що поряд із гальваностегією відбувається електроліз води.
Правила безпеки (1/6)
Купрум (II) сульфат-5-гідрат
Попередження про небезпеку:
- H302 - Шкідливо у разі проковтування.
- H315 - Спричиняє подразнення шкіри.
- H319 - Спричиняє серйозне подразнення очей.
- H410 - Дуже токсично для водних організмів з довготривалими наслідками.
Правила безпеки (2/6)
Купрум (II) сульфат-5-гідрат
Правила безпеки:
- P273 - Уникати вивільнення в навколишнє середовище.
- P302 + P352 - У РАЗІ КОНТАКТУ ЗІ ШКІРОЮ: промити великою кількістю води з милом.
- P305 + P351 + P338 - У РАЗІ ПОТРАПЛЯННЯ В ОЧІ: обережно промивати водою протягом кількох хвилин. Зняти контактні лінзи, якщо вони є і якщо це легко зробити. Продовжити промивання.
Правила безпеки (3/6)
Купрум (II) сульфат-5-гідрат
Видалення відходів:
- Залишки та розчини, які не можна повторно використати, передати спеціалізованому підприємству з видалення відходів. Ці продукти слід розчинити в горючому розчиннику або змішати з ним і спалити в установці для спалювання хімікатів (з допалювачем і газоочисником).
Правила безпеки (4/6)
Етанол
Попередження про небезпеку:
- H225 - Рідина та пара легкозаймисті.
- H319 - Спричиняє серйозне подразнення очей.
Правила безпеки (5/6)
Етанол
Правила безпеки:
- P210 - Берегти від тепла, іскор, відкритого вогню, гарячих поверхонь. Не палити.
- P280 - Використовувати захисні рукавички, захисний одяг, засоби захисту очей та обличчя.
- P243 - Вжити заходів для запобігання накопиченню статичної електрики.
- P305 + P351 + P338 - У РАЗІ ПОТРАПЛЯННЯ В ОЧІ: обережно промивати водою протягом кількох хвилин. Зняти контактні лінзи, якщо вони є і якщо це легко зробити. Продовжити промивання.
Правила безпеки (6/6)
Етанол
Правила безпеки:
- P337 + P313 - Якщо подразнення очей не минає: звернутися по консультацію або допомогу до лікаря.
- P403 + P235 - Зберігати в прохолодному, добре провітрюваному місці.
- P501 - Видаляти вміст / тару відповідно до місцевих / регіональних / національних / міжнародних приписів.
Видалення відходів:
- Рекомендація: не можна викидати разом із побутовим сміттям. Не допускати потрапляння в каналізацію.
Теорія (1/2)
Гальванічне покриття здебільшого слугує для захисту виробів від корозії або для підвищення зносостійкості їхньої поверхні. Особливо часто цей спосіб застосовують для покриття сталей металами з придатним набором властивостей. Такі металеві покриття мають широке поле застосування, бо зберігають металевий вигляд виробів і електропровідність.
Властивості металевих поверхонь, створених гальванічним способом:
Властивості металевого покриття слід добирати так, щоб вони оптимізували придатність виробу до сфери його застосування.
Крім вибору металу для покриття, набір властивостей покриття істотно визначають і умови осадження (як-от склад електроліту, катодна густина струму, температура й циркуляція електроліту, тривалість гальванічного осадження).
Теорія (2/2)
Технічні основи:
Гальваностегія - це спосіб із галузі техніки обробки поверхонь, загальна мета якої - створення функціональних і декоративних шарів на основному матеріалі. Способи нанесення покриттів застосовують у багатьох технічних галузях промисловості. Серед них машино- й апаратобудування, автомобілебудування, авіація й космонавтика, медична техніка та електротехніка.
Причини застосування металевих покриттів, створених гальваностегією, полягають у цілеспрямованому впливі на вигляд виробу, на захист виробу від корозії та на технічні завдання, які має виконувати виріб. Вибором металевого покриття з придатними властивостями можна, зокрема, впливати на електропровідність, здатність до паяння, зносостійкість, а також на магнітні властивості виробу.
Гальванікою на підкладку наносять як покриття, наприклад, хром, мідь, нікель або цинк.
Обладнання
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | дистильована вода | 1 |
| 2 | гігроскопічна тканина або папір | 1 |
Складання та виконання
Складання
Схема досліду
- Готуючись до досліду, вимий скляну ванну. Ретельно зачисти електроди наждачним папером. Протри залізний електрод спиртом і після цього більше не бери його голими пальцями (щоб поверхня лишалася знежиреною).
- Наповни чисту скляну ванну приблизно наполовину дистильованою водою. Додай туди 1 повну ложку купрум (II) сульфату й розмішай. Підкисли розчин кількома мілілітрами сірчаної кислоти.
- Склади дослід за рисунком ліворуч.
- Закріпи на тримачах ретельно зачищені наждачним папером електроди і занур їх у розчин.
- Приєднай мідний електрод до додатного полюса, а залізний електрод - до від'ємного полюса джерела струму і встанови межу вимірювання .
- Замкни вимикач, увімкни блок живлення і підвищуй напругу від , доки сила струму не досягне . Спостерігай за процесами на електродах.
- Вимкни блок живлення, щойно катод (залізний електрод) виразно забарвиться в червоно-бурий колір.
- Зніми залізний електрод, сполосни його водою і дай йому висохнути.
Виконання
- Приєднай мідний електрод до додатного полюса, а залізний електрод - до від'ємного полюса джерела струму і встанови межу вимірювання .
- Замкни вимикач, увімкни блок живлення і підвищуй напругу від , доки сила струму не досягне . Спостерігай за процесами на електродах.
- Вимкни блок живлення, щойно катод (залізний електрод) виразно забарвиться в червоно-бурий колір.
- Зніми залізний електрод, сполосни його водою і дай йому висохнути.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
- На аноді занурена в розчин поверхня, обернена до катода, темніє.
- На катоді занурена частина залізного електрода забарвлюється в червоно-бурий колір, і на ній утворюються дрібні бульбашки газу, які згодом спливають.
- Наприкінці досліду занурена частина залізного електрода вкрилася шаром міді, який на поверхні, оберненій до анода, дуже рівномірний.
Опрацювання результатів (1/2)
Електрохімічним способом поверхню предметів із провідного матеріалу можна вкрити шаром металу й у такий спосіб облагородити, наприклад міднити, нікелювати, хромувати, сріблити або золотити. Для цього крізь розчин солі пропускають електричний струм. При цьому йони металу рухаються до катода і зазвичай осаджуються тут. Цей процес називають гальваностегією.
Опрацювання результатів (2/2)
У цьому досліді відбуваються такі конкретні процеси:
Купрум (II) сульфат дисоціює у воді:
.
Після замикання електричного кола йони рухаються до катода, приєднують там 2 електрони й осаджуються на поверхні катода:
.