Что такое гальваника и как она работает?

Электрохимия – это процесс, с помощью которого очень тонкие слои выбранного металла прикрепляются к поверхности другого металла на молекулярном уровне. Сам процесс включает создание электролитической ячейки: устройства, которое использует электричество для доставки молекул в определенное место.

Как работает гальваника

Гальваника – это применение электролитических ячеек, в которых тонкий слой металла наносится на электропроводящую поверхность. Ячейка состоит из двух электродов (проводников), обычно сделанных из металла, которые удерживаются друг от друга. Электроды погружаются в электролит (раствор).

При включении электрического тока положительные ионы в электролите перемещаются к отрицательно заряженному электроду, называется катодом. Положительные ионы – это атомы, у которых на один электрон слишком мало. Когда они достигают катода, они объединяются с электронами и теряют свой положительный заряд.

В то же время отрицательно заряженные ионы перемещаются к положительному электроду, называемому анод. Отрицательно заряженные ионы – это атомы, у которых на один электрон слишком много. Когда они достигают положительного анода, они переносят на него свои электроны и теряют свой отрицательный заряд.

Анод и катод

В одной из форм гальваники металл, который нужно покрыть, расположен на аноде схемы, а элемент, который нужно покрыть, расположен на катоде. И анод, и катод погружены в раствор, содержащий растворенную соль металла, например ион металла, на который наносится покрытие, и другие ионы, которые обеспечивают прохождение электрического тока через цепь.

На анод подается постоянный ток, который окисляет его атомы металла и растворяет их в растворе электролита. Растворенные ионы металла восстанавливаются на катоде, нанося металл на изделие. Ток в цепи таков, что скорость растворения анода равна скорости нанесения покрытия на катод.

Назначение гальваники

Есть несколько причин, по которым вы можете захотеть покрыть проводящую поверхность металлом. Серебряное и золотое покрытие ювелирных изделий или изделий из серебра обычно выполняется для улучшения внешнего вида и ценности изделий. Хромирование улучшает внешний вид предметов, а также улучшает их износ. Для придания коррозионной стойкости могут применяться цинковые или оловянные покрытия. Иногда гальваника выполняется просто для увеличения толщины изделия.

Пример гальваники

Простой пример процесса гальваники представляет собой гальваническое покрытие меди, при котором металл, который должен быть нанесен (медь), используется в качестве анода, а раствор электролита содержит ион металла, который должен быть нанесен (Cu ²⁺ в этом примере ). Медь переходит в раствор на аноде, так как она покрывается на катоде.. Постоянная концентрация Cu ²⁺ поддерживается в растворе электролита, окружающем электроды:

• Анод : Cu (s) → Cu ²⁺ (aq) + 2 e ^–
• Катод: Cu ²⁺ (вод.) + 2 e ^– → Cu (s)

Общие процессы гальваники