Oppgave

Forsøk: Overflatebehandling ved elektrolyse

I verksteder og i industrien er det vanlig å behandle overflater på metaller for å hindre rust, gjøre dem penere eller gi dem bedre egenskaper. En metode som er mye brukt, er å legge et lag av kobber eller sink utenpå stål – akkurat som vi skal gjøre i dette forsøket.

Hensikt

Praktisk innføring i en type overflatebehandling som er mye brukt innen teknologi- og industrifag.

Elektrolyse

Elektrolyse er ei kjemisk overflatebehandling der vi bruker strøm og en løsning med frie metallioner for å legge et tynt belegg av et metall utenpå et annet metall. Målet er å beskytte metallet som får belegget. I dette forsøket skal vi bruke elektrolyse til å legge et kobberbelegg utenpå en mynt.

Dette er den samme teknologien som brukes når man fornikler eller forkrommer bildeler, verktøy og maskindeler.

Utstyr

1,35 g kobber(II)klorid (CuCl₂) (Sikkerhetsdatablad for kobber(II)klorid dihydrat)
100 mL vann
begerglass, 250 mL
glasstav
grafittelektrode
mynt
ledninger og krokodilleklemmer
spenningskilde (strømforsyning eller et batteri på 4,5–9 V)
vernebriller
avtrekk

Mynt og grafittelektrode står i en vannløsning av kobber(II)klorid. Myten er koplet til den negative inngangen på en spenningskilde. Grafittelektroden er koplet til den positive inngangen. Spenningen er stilt inn på 3 volt. Illustrasjon.

Framgangsmåte

Gjør en risikovurdering av forsøket ved å gå gjennom spørsmålene under:
- Hvilke faremomenter er det i forsøket?
- Hva kan skje, og hvor sannsynlig er det?
- Hva kan vi gjøre for å hindre det?
- Hvilke tiltak skal vi sette inn hvis noe går galt?
Puss lett over gjenstanden som skal behandles.
Vei ut 1,35 gram kobber(II)klorid og løs dette i 100 mL vann.
Fest en ledning med krokodilleklemme til mynten, og kople ledningen til den negative utgangen på en spenningskilde.
Kople en ledning med en grafittelektrode til den positive utgangen på spenningskilden.
Senk både gjenstanden og karbon-elektroden ned i løsningen i begerglasset uten at de kommer borti hverandre.
Still inn spenningen på 3 V. Prøv dere litt fram for å finne passende spenning.
Observer hva som skjer ved hver elektrode. Bruk både øyne og nese – men lukt forsiktig.
Etter noen minutter: Slå av strømmen og ta elektrodene opp. Undersøkt eventuelle belegg.

Spørsmål til forsøket

Hva er funksjonen til CuCl₂ i dette forsøket?
Hvilke ioner finnes i CuCl₂-løsningen?
Finn de to grunnstoffene i periodesystemet, og tegn atommodellen til de to grunnstoffene.
Hva slags reaksjon skjer ved den negative elektroden?
Hva slags reaksjon skjer ved den positive elektroden?
Hvorfor dannes det kobberbelegg bare på den negative elektroden?
Forklar den kjemiske prosessen, elektrolyse.
Hvordan kan vi være sikre på at det som har lagt seg på mynten, er kobber?
Hva tror du skjer hvis du bruker en jernbit i stedet for en mynt?

Videre arbeid

Elektrolyse er en form for metallisering. Forklar begrepet metallisering.
Forklar hva som menes med disse tre overflatebehandlingene som utføres ved elektrolyse:
1. forkromming
2. fornikling
3. galvanisering
Her er noen punkter du bør ha med i forklaringene dine:
- Hvilket metall legges utenpå?
- Hva er formålet med behandlinga?
- Hvor brukes denne metoden i industrien eller i hverdagen?
Hvorfor er overflatebehandling viktig i industrien?
Hvilke fordeler gir kobberbelegg på metallgjenstander?
Nevn noen produkter eller maskindeler som behandles med elektrolyse.
Hva kan skje hvis man ikke overflatebehandler metaller som skal brukes ute eller i fuktige miljøer?
Hvordan tror du overflatebehandling påvirker levetida til verktøy og maskiner?
Hvordan kan elektrolyseprosessen skaleres opp i en industriell produksjon?
Hva må en fagarbeider være oppmerksom på når det gjelder sikkerhet ved elektrolyse i yrkessammenheng?
Hvordan kan overflatebehandling være nyttig i din framtidige yrkesutøvelse?

Korrosjon og overflatebehandling