La galvanostegia consiste nel far passare una corrente elettrica attraverso una soluzione elettrolitica. Questo viene fatto immergendo due terminali chiamati elettrodi nell'elettrolita e collegandoli in un circuito con una batteria. Quando l'elettricità attraversa il circuito che producono, l'elettrolita si “divide” e alcuni degli atomi di metallo che contiene sono depositati in uno strato sottile sopra uno degli elettrodi - .
Tutti i tipi di metalli possono essere placcati in questo modo, inclusi oro, argento, stagno, zinco, rame, etc.
Come funziona?
Per prima cosa, devi scegliere gli elettrodi e l'elettrolita giusti, calcolando la reazione chimica che vuoi che accada quando viene attivata la corrente elettrica. Gli atomi di metallo che placcano il tuo oggetto provengono dall'elettrolita, quindi se vuoi un piatto di rame hai bisogno di un elettrolito ricavato da una soluzione di un sale di rame, mentre per la doratura hai bisogno di un elettrolita a base di oro - e così via .
Successivamente, è necessario assicurarsi che l'elettrodo che si desidera placcare sia completamente pulito. Altrimenti, quando gli atomi di metallo dell'elettrolita vengono depositati su di esso, non formeranno un buon legame. Generalmente, la pulizia viene eseguita immergendo l'elettrodo in una soluzione forte di acido o alcalino. Se l'elettrodo è veramente pulito, gli atomi del metallo di placcatura si legano ad esso unendosi molto fortemente sui bordi esterni della sua struttura cristallina.
Questa operazione viene eseguita a livello industriale ed è chiamata decapaggio.
Abbiamo bisogno di due elettrodi fatti da diversi materiali conduttori, un elettrolita e un'alimentazione elettrica. Generalmente, uno degli elettrodi è fatto dal metallo che stiamo cercando di placcare e l'elettrolito è una soluzione di un sale dello stesso metallo. Quindi, per esempio, se stiamo placcando un po’ di ottone, abbiamo bisogno di un elettrodo di rame, un elettrodo di ottone e una soluzione di un composto a base di rame come una soluzione di solfato di rame.
L'elettrodo di ottone si carica negativamente e attrae ioni di rame caricati positivamente dalla soluzione, che si aggrappano ad esso e formano un rivestimento esterno di piastra di rame.
Metalli come l'oro e l'argento non si dissolvono facilmente, quindi devono essere trasformati in soluzioni utilizzando sostanze chimiche pericolose a base di cianuro.
L'elettrodo che verrà placcato è generalmente costituito da un metallo più economico o un metallo non metallico rivestito con un materiale conduttore come la grafite. In entrambi i casi, deve condurre l'elettricità o nessuna corrente elettrica fluirà e non si verificherà alcuna placcatura.
Materiali
Cella elettrolitica, barrette di grafite o rame (elettrodi), solfato di rame, batteria da 4,5 V.
Procedimento
1- Prepariamo il bagno galvanico.
Il bagno galvanico è una soluzione liquida nella quale avviene il processo di galvanostegia.
Tale soluzione è tipicamente formata da acqua e dal sale del metallo (nel nostro esperimento: solfato di rame) che si vuole depositare. Il solfato di rame o solfato rameico è un composto chimico a base di rame e zolfo e ossigeno di formula CuSO4.
2- Colleghiamo le parti
L’elettrodo collegato al polo negativo della batteria è detto catodo, ed è formato dall'oggetto da ricoprire (-).
L'elettrodo collegato al polo positivo (+) della batteria è detto anodo, e può essere fatto dello stesso metallo che si vuol depositare sull'oggetto da ricoprire, oppure di un altro metallo o grafite. Noi usiamo una barretta di rame.
Nel bagno galvanico vengono immersi il catodo (-), formato dall'oggetto da ricoprire (noi lo colleghiamo direttamente a polo - della batteria), e l'anodo (+), formato da un altro oggetto conduttore (la barretta di rame).
I due elettrodi sono collegati alla batteria.
Osservazioni
Quando si chiude il circuito, la corrente inizia a scorrere attraverso gli elettrodi e la soluzione, e il metallo inizia a depositarsi sull’oggetto che fa da polo -.
Vuoi sapere qualcosa di più sul decapaggio e le foto delle fasi dell'esperimento?
Guarda qui:
Un altro interessante esperimento è quello proposto qui: https://melscience.com/en/experiments/galvanostegy/
Istruzioni dettagliate
Prendi un pezzetto di plastilina (oppure preparala tu con 1 tazza e mezzo di farina, 3 cucchiai di olio vegetale, 1/2 tazza di acqua deionizzata - quella per il ferro da stiro va bene) e impastalo bene. Ora, appiattisci il plastilina uniformemente distribuendolo sul fondo di una capsula di Petri.
Immergere il pennello nella grafite e coprire la moneta che si desidera riprodurre con la grafite.
Premere le estremità del filo in una mano con un lato rivestito di grafite della moneta.
Premi con forza la moneta nella plastilina.
Ora, prendi un pezzo di plastilina e impastalo bene. Premere il filo contro la parete della piastra di Petri, ma evitare di toccare la moneta.
Rimuovere con cautela la moneta usando uno stuzzicadenti.
Coprire completamente la stampa moneta con grafite.
Fissare una clip di coccodrillo rosso su una "linguetta" di una piastra di rame.
Collegare le estremità libere delle clip a coccodrillo ad un supporto per batteria: la clip nera al filo nero e la clip rossa a quella rossa. Ora, inserisci 1 batteria AAA nel supporto della batteria.
Aggiungere 10 gocce di soluzione di sodio idrosolfato NaHSO4 nella piastra di Petri.
Ora, riempire la capsula di Petri fino all'orlo con una soluzione di CuSO4 di solfato di rame.
Posizionare la piastra di rame sulla piastra di Petri in modo che tocchi la soluzione. Fissare la piastra di rame in posizione con un tappo di gomma e lasciarla per 10-12 ore.
Versare il liquido dalla piastra di Petri.
Coprire la pasta con acqua tiepida.
Rimuovere con attenzione la copia di una moneta usando uno stuzzicadenti.
Togliere l'eccesso di materiale sui bordi della moneta. Tieni la moneta in una scatola di Petri.
