Ablagerung von Kupfer auf nichtmetallischen Gegenständen

Guten Tag! In diesem Artikel werden wir den Prozess der elektrochemischen Abscheidung von Kupfer auf leitenden Oberflächen betrachten und auch versuchen, eine Walnuss mit einer Kupferschicht zu beschichten.

Wird brauchen

Für das Experiment brauchen wir also:

• Nichtmetallischer Behälter - ein Becher oder eine gewöhnliche Schale, der Abscheideprozess findet hier statt;
• Wasser, vorzugsweise gereinigt;
• Kupfersulfat (in Geschäften für eine Sommerresidenz verkauft);
• Saurer Elektrolyt für Batterien (in Autohäusern);
• Ladegerät für 5 Volt, 0,3 Ampere;
• 1 kΩ und 220 Ohm Widerstände zur Begrenzung des angelegten Stroms;
• Kupferelektrode.

Wir probieren Metall an

Wir füllen eine Kapazität von 100 Gramm Vitriol ein, gießen einen halben Liter Wasser und fügen 70 Gramm sauren Elektrolyten hinzu.
Mischen und durch den Trichter und das Wattepad filtrieren.
Wir montieren und fixieren die Kupferelektrode:
Plus-Strom aus dem Ladevorgang wird angeschlossen. Aus dem Minus machen wir drei Abgriffe: Wir löten einen Widerstand von 1 kOhm zum ersten und 220 Ohm zum zweiten.
So können wir den zugeführten Strom bequem regulieren.
Beim Einschalten des Ladegeräts beginnt ein chemischer Prozess, der als galvanische Abscheidung bezeichnet wird. Unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms werden Kupferatome am positiven Kontakt oxidiert und im Elektrolyten gelöst, dann setzen sie sich am negativen ab. Der Versorgungsstrom wird mit einer Rate von 1 Ampere pro 100 cm² zu beschichtender Oberfläche gewählt.

Erfahrung

Zuerst bedecken wir Kupfer mit einem normalen Eisennagel. Abdeckfläche - 10 cm².
Wir reinigen mit Sandpapier:
Wir verbinden die negative Spannung über einen 1 kΩ-Widerstand und senken ihn in die Lösung ab. Nach 30 Sekunden nehmen wir es heraus und wischen es mit einem Wattepad ab. Als Ergebnis stellte sich heraus, dass die Schicht ziemlich locker und abgenutzt war.
Versuchen wir nun, eine wirklich dauerhafte Beschichtung zu erzeugen. Dazu reinigen wir den Nagel und schließen ihn über einen 220-Ohm-Widerstand an. Lassen Sie ihn 10-15 Sekunden lang in die Lösung ab. Dann ändern wir den Widerstand um 1 kOhm und lassen ihn eine halbe Stunde stehen. Folgendes ist passiert:
Diesmal erwies sich die Beschichtung als dauerhaft und hinterließ keine Spuren auf der Scheibe.
Nach dem Schleifen bedeckte noch ein kleiner Teil des Kupfers den Nagel.
Wir werden versuchen, den Bleikuchen mit Kupfer zu bedecken. Wenn Sie es über einen Widerstand anschließen, ist das Ergebnis auch nach einigen Minuten nicht mehr von Bedeutung.
Es lohnt sich jedoch, die Verbindung direkt herzustellen, da der Kuchen in einer Minute vollständig mit Kupfer bedeckt ist.
Wenn der Abdeckungsbereich zu klein ist, kann eine starke Verdunkelung beobachtet werden:
Dieses Phänomen nennt man Ruß und es hängt damit zusammen, dass zu viel Strom auf dieser Oberfläche fließt.

Wir decken eine Kupfermutter

Wir haben die Metalle herausgefunden, aber was ist mit Dielektrika, weil sie keinen Strom leiten und die Reaktion einfach nicht startet. Es gibt jedoch eine Lösung: Wir müssen unseren Artikel mit leitfähigem Material abdecken. Als letztere eignet sich hervorragend Graphit, aus dem Stäbe für einfache Bleistifte hergestellt werden.
Nimm den weichsten Bleistift. Weiche Stifte sind mit dem Buchstaben "B" gekennzeichnet, und die Zahl am Anfang gibt den Grad der Weichheit an. Mit einem harten Stift lassen sich feine Details besser handhaben. Färben Sie unsere Nuss.
Das Aufbringen von Graphit auf diese Weise ist eine sehr mühsame Aufgabe, weshalb spezielles Graphitspray in Baumärkten verkauft wird. Er wird diese Aufgabe viel schneller bewältigen.
Nach dem Ausmalen mit einem Bohrer bohren wir manuell ein Loch unter den "Zweig". Gießen Sie Superkleber hinein, verstopfen Sie ihn mit einem dicken Kupferdraht und füllen Sie ihn mit dem nach dem Verzieren der Mutter verbleibenden Graphitpulver.
Wir verbinden den Draht über einen 1-kOhm-Widerstand mit Minusstrom. In diesem Stadium sollten Sie keinen großen Strom anlegen, da sich sonst die Kupferschicht löst, was nicht gut ist. Nach einer halben Stunde ist die Mutter leicht mit Kupfer bedeckt und der Widerstand kann auf 220 Ohm reduziert werden.
Nach einiger Zeit verlangsamt sich das Kupferwachstum und Sie müssen den Widerstand weiter reduzieren
Dazu verwenden wir einen Holzblock und einen Nichromfaden, der von einer Schlange auf Schrauben an den Rändern gespannt wird.
Wir setzen den Widerstand auf 70 Ohm.
Wenn Kupfer die Mutter vollständig bedeckt, stellen Sie den Wert des Vorwiderstands auf 5 Ohm ein und lassen Sie die Mutter für eine dicke und gleichmäßige Beschichtung weitere fünf Stunden lang.
Während dieser Zeit war die Kupferelektrode stark erschöpft.
All dieses Kupfer hat sich auf unserer Nuss abgesetzt und eine raue Schicht gebildet.
Am Ende des Prozesses nahm das Gewicht der Nuss erheblich zu.

Bearbeitung

Um die Kupferoberfläche mit einem angenehmen Glanz zu verraten, werden wir sie mit einer Patina bedecken und anschließend polieren.
Dafür brauchen wir:

• Ammoniak, es ist eine Lösung von Ammoniak;
• Schwefelchecker (befindet sich in Geschäften für eine Sommerresidenz);
• Chemisches Glas oder Einwegglas;
• Feines Schleifpapier.

Gießen Sie ein wenig Ammoniak in ein Glas und zerbröckeln Sie etwas Schwefel. Senken Sie die Mutter dort ab, wie auf dem Foto gezeigt.
Es ist notwendig, das Glas mit etwas zu bedecken, da während der Reaktion Schwefelwasserstoff, ein stechendes Gas, freigesetzt wird. Nach 20 Minuten verdunkelte sich die Nuss stark und zog sie aus dem Glas. Beißen Sie den "Zweig" ab, biegen Sie das Ende mit einer Zange in einer Schleife.
Es bleibt die Mutter mit einem feuchten, abgewischten Schleifpapier zu polieren.
Führen Sie die Kette durch die Schlaufe und fertig - das Produkt ist fertig!
Und das ist alles für mich. Alle erfolgreichen Experimente!