Oppgåve

Forsøk: Overflatebehandling ved elektrolyse

I verkstader og i industrien er det vanleg å behandle overflater på metall for å hindre rust, gjere dei finare eller gi dei betre eigenskapar. Ein metode som er mykje brukt, er å legge eit lag av kopar eller sink utanpå stål – akkurat som vi skal gjere i dette forsøket.

Hensikt

Praktisk innføring i ein type overflatebehandling som er mykje brukt innan teknologi- og industrifag.

Elektrolyse

Elektrolyse er ei kjemisk overflatebehandling der vi bruker straum og ei løysing med frie metallion for å legge eit tynt belegg av eit metall utanpå eit anna metall. Målet er å verne metallet som får belegget. I dette forsøket skal vi bruke elektrolyse til å legge eit koparbelegg utanpå ein mynt.

Dette er den same teknologien som blir brukt når ein forniklar eller forkrommar bildelar, verktøy og maskindelar.

Utstyr

1,35 g kopar(II)klorid (CuCl₂) (Sikkerheitsdatablad for kopar(II)klorid dihydrat)
100 mL vatn
begerglas, 250 mL
glasstav
grafittelektrode
mynt
leidningar og krokodilleklemmer
spenningskjelde (straumforsyning eller eit batteri på 4,5–9 V)
vernebriller
avtrekk

Mynt og grafittelektrode står i ei vassløysning av kopar(II)klorid. Myten er kopla til den negative inngangen på ei spenningskjelde. Grafittelektroden er kopla til den positive inngangen. Spenninga er stilt inn på 3 volt. Illustrasjon.

Framgangsmåte

Gjer ei risikovurdering av forsøket ved å gå gjennom spørsmåla under:
- Kva faremoment er det i forsøket?
- Kva kan skje, og kor sannsynleg er det?
- Kva kan vi gjere for å hindre det?
- Kva tiltak skal vi setje inn viss noko går gale?
Puss lett over gjenstanden som skal behandlast.
Veg ut 1,35 gram kopar(II)klorid og løys dette i 100 mL vatn.
Fest ein leidning med krokodilleklemme til mynten, og kople leidningen til den negative utgangen på ei spenningskjelde.
Kople ein leidning med ein grafittelektrode til den positive utgangen på spenningskjelda.
Senk både gjenstanden og karbon-elektroden ned i løysninga i begerglaset utan at dei kjem borti kvarandre.
Still inn spenninga på 3 V. Prøv dykk litt fram for å finne passande spenning.
Observer kva som skjer ved kvar elektrode. Bruk både auge og nase – men lukt forsiktig.
Etter nokre minutt: Slå av straumen og ta elektrodane opp. Undersøkt eventuelle belegg.

Spørsmål til forsøket

Kva er funksjonen til CuCl₂ i dette forsøket?
Kva ion finst i CuCl₂-løysninga?
Finn dei to grunnstoffa i periodesystemet, og teikn atommodellen til dei to grunnstoffa.
Kva slags reaksjon skjer ved den negative elektroden?
Kva slags reaksjon skjer ved den positive elektroden?
Kvifor blir det danna koparbelegg berre på den negative elektroden?
Forklar den kjemiske prosessen, elektrolyse.
Korleis kan vi vere sikre på at det som har lagt seg på mynten, er kopar?
Kva trur du skjer viss du bruker ein jernbit i staden for ein mynt?

Vidare arbeid

Elektrolyse er ei form for metallisering. Forklar omgrepet metallisering.
Forklar kva vi meiner med desse tre overflatebehandlingane som blir utførte ved elektrolyse:
1. forkromming
2. fornikling
3. galvanisering
Her er nokre punkt du bør ha med i forklaringane dine:
- Kva metall blir lagt utanpå?
- Kva er formålet med behandlinga?
- Kvar blir denne metoden brukt i industrien eller i kvardagen?
Kvifor er overflatebehandling viktig i industrien?
Kva fordelar gir koparbelegg på metallgjenstandar?
Nemn nokre produkt eller maskindelar som blir behandla med elektrolyse.
Kva kan skje viss ein ikkje overflatebehandlar metall som skal brukast ute eller i fuktige miljø?
Korleis trur du overflatebehandling påverkar levetida til verktøy og maskiner?
Korleis kan elektrolyseprosessen bli skalert opp i ein industriell produksjon?
Kva må ein fagarbeidar vere merksam på når det gjeld sikkerheit ved elektrolyse i yrkessamanheng?
Korleis kan overflatebehandling vere nyttig i den framtidige yrkesutøvinga di?

Korrosjon og overflatebehandling