Langkau ke kandungan
Sainsuntuk Semua
Kimia / Elektrokimia

Bagaimanakah Logam Disadur Menggunakan Arus Elektrik?

Istilah utama: penyaduran elektrikSebutan: pe-nya-du-ran e-lek-trikBahasa Inggeris: electroplating

Penyaduran elektrik menggunakan arus terus untuk memacu tindak balas redoks yang memendapkan lapisan logam pada suatu permukaan. Dalam contoh penyaduran kuprum, ion kuprum menerima elektron pada objek yang hendak disadur lalu menjadi atom kuprum pepejal.

ialah satu aplikasi , iaitu penggunaan tenaga elektrik untuk memacu tindak balas kimia yang tidak berlaku secara spontan dalam arah yang dikehendaki. Objek yang hendak disadur dijadikan . Ion logam dalam menerima pada permukaan katod lalu membentuk atom logam pepejal.

Nota Istilahpenyaduran elektrik: Proses menggunakan elektrolisis untuk memendapkan lapisan logam pada permukaan objek. Bekalan kuasa tidak menarik logam secara mekanikal, tetapi memacu tindak balas redoks pada elektrod.

Daripada ion kepada lapisan logam

Bayangkan kita mahu menyalut objek logam dengan kuprum. Satu susunan mudah menggunakan yang mengandungi ion Cu²⁺, objek sebagai katod dan kuprum sebagai . Pada permukaan objek, ion kuprum menerima elektron dalam tindak balas , Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s). Atom kuprum yang terhasil menjadi sebahagian daripada lapisan pepejal pada katod.

Jika anod juga diperbuat daripada kuprum, berlaku di situ, Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻. Atom kuprum pada anod teroksida menjadi ion dalam larutan. Secara ideal, susunan ini memindahkan kuprum daripada anod ke katod melalui gabungan tindak balas .

Dalam contoh penyaduran kuprum dengan anod kuprum, atom kuprum pada anod teroksida menjadi Cu²⁺, manakala ion Cu²⁺ menerima elektron pada katod dan termendap sebagai kuprum pepejal.

Katod bukan sekadar nama untuk elektrod negatif

Dalam sel elektrolisis biasa, katod disambungkan kepada terminal negatif bekalan kuasa dan menerima elektron melalui litar luar. Namun definisi kimia yang lebih asas ialah katod ialah elektrod tempat penurunan berlaku, manakala anod ialah tempat berlaku. Peraturan ini juga terpakai pada sel lain, walaupun tanda positif dan negatif elektrod boleh berbeza antara sel elektrolisis dengan sel galvanik.

Mengapa objek mesti menjadi katod?

Objek perlu berada di tempat ion logam menerima elektron. Jika objek dijadikan katod, elektron dibekalkan ke permukaannya, dan ion Cu²⁺ yang sampai ke antara muka elektrod dengan elektrolit boleh menerima dua elektron lalu menjadi Cu(s). Jika sambungan diterbalikkan sehingga objek menjadi anod, tindak balas padanya tidak lagi semestinya pemendapan logam, dan bagi logam yang boleh teroksida, bahan objek sendiri mungkin terlarut.

Adakah ion kuprum bergerak terus dari anod ke satu titik pada objek?

Model kartun kadangkala menunjukkan satu ion meninggalkan anod lalu bergerak lurus ke katod dan menjadi atom pada tempat yang sepadan. Itu ialah pemudahan. Dalam elektrolit, cas dibawa melalui pergerakan ion, dan ion Cu²⁺ berhampiran katod digunakan dalam penurunan manakala ion dari bahagian lain larutan sampai ke kawasan itu melalui dan, bergantung pada sistem, serta migrasi elektrik.

Lebih banyak arus, lebih banyak logam?

Jumlah elektrik yang melalui sel ialah cas Q = It, dengan I ialah arus dan t ialah masa. Hukum Faraday menghubungkan cas ini dengan jumlah bahan yang bertindak balas pada elektrod. Satu mol elektron membawa kira-kira 96 485 coulomb. Oleh sebab setiap ion Cu²⁺ memerlukan dua elektron, dua mol elektron diperlukan untuk memendapkan satu mol kuprum. Secara ideal, jisim logam ialah m = ItM / nF, dengan M ialah , n bilangan elektron bagi setiap ion dan F .

Namun menggunakan arus sebesar mungkin ialah kesimpulan yang salah. Dalam eksperimen kuprum, arus yang terlalu tinggi boleh menghasilkan mendapan serbuk dan tidak sekata, manakala arus lebih rendah boleh menghasilkan lapisan yang lebih licin.

Mengapa permukaan perlu bersih?

Lapisan logam juga perlu melekat pada substrat. Minyak, oksida dan pencemaran pada permukaan boleh mengganggu hubungan antara elektrolit dengan permukaan dan menghasilkan saduran tidak seragam atau yang buruk. Dalam penyaduran industri, penyediaan permukaan, komposisi elektrolit, , suhu, pengangkutan jisim dan bahan tambahan semuanya mempengaruhi bentuk lapisan. Maka rajah sekolah dengan dua elektrod dalam larutan menerangkan prinsip redoks asas, tetapi bukan keseluruhan kejuruteraan proses sebenar.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?

Uji KefahamanSoalan 1 daripada 3

Dalam penyaduran kuprum, mengapakah objek yang hendak disadur dijadikan katod?

Lihat Juga
Versi diterbitkan: