Galvanisieren ist ein Verfahren, bei dem auf elektrolytischem Weg Gegenstände mit einer Metallschicht überzogen werden. Die Galvanotechnik ist nach dem Physiker Luigi Galvani benannt, dem Entdecker der galvanischen Elektrizität. Es wird aber davon ausgegangen, dass schon in der Antike die Vergoldung von Gegenständen mit Hilfe von Galvanotechniken bekannt war.
Aufgaben
- Führen Sie den Versuch V1 durch und skizzieren Sie die Vorgänge aus Schritt 2 und 3 der Versuchsanleitung auf Teilchenebene.
- Hat das Galvanisieren noch weitere Vorteile neben der optischen Veredelung? Begründen Sie.
Galvanisieren
Materialien
- Schutzbrille
- 2 250 mL Bechergläser
-
Stativmaterial
- Stativ, Stativmuffe, Stativklemme
- Glasstab
- Heizplatte
- Gasbrenner
- Tiegelzange
- Pinzette
- 2 Experimentierkabel
- Rotes & schwarzes Kabel
- 2 Krokodilklemmen
- Gleichspannungsquelle
- z.B. Spannungstrafo
- Schmirgelpapier
- Alternativ: Schmirgelstein
Chemikalien
-
Schwefelsaure Kupfersulfat-Lösung
- ODER
-
Kupferelektrolyt-Lösung
- 2 g Kupfersulfat-5-Hydrat, 20 g Kaliumnatriumtartrat, 2 g Natriumhydroxid in 200 mL dest. Wasser
- Kalilauge 1 mol/L
- Kupferblech
- Ethanol / Spiritus
- Kupfermünzen
- Zinkpulver
Hinweis
Der metallische Gegenstand, der galvanisiert werden soll, muss absolut sauber und fettfrei sein. Zudem muss seine Oxidschicht entfernt werden. Es besteht sonst die Gefahr, dass die gewünschte Kupferschicht nicht so gut auf dem Gegenstand haftet.
1. Gegenstand vorbereiten
- Gegenstand gründlich abschmirgeln und unter Leitungswasser abspülen.
- An den Gegenstand Kupferdraht befestigen und diesen fortan nicht mehr direkt mit den Fingern anfassen.
- Gegenstand mit etwas Ethanol / Spiritus entfetten.
- Gegenstand für max. 3 Minuten in eine heiße, nicht siedende Kalilauge eintauchen! Dampfende Kalilauge ist stark ätzend und schleimhautreizend!
- Den Gegenstand unter Leitungswasser abspülen und abtrocknen.
2. Gegenstand verkupfern
- Ein Kupferblech gründlich abschmirgeln und mit Stativmaterial in die Galvanisierlösung eintauchen.
- Das Kupferblech als Anode mit dem Plus-Pol der Gleichspannungsquelle verbinden. Hierzu ein rotes Experimentierkabel und eine Krokodilklemme verwenden.
- Den Kupferdraht des vorbereiteten Gegenstandes um eine Krokodilklemme wickeln und diesen als Kathode mit dem Minus-Pol der Gleichspannungsquelle verbinden. Hierzu ein schwarzes Experimentierkabel verwenden.
- Gegenstand so in die Lösung eintauchen, dass diese darin schwebt und nicht das Kupferblech berührt.
- Die Spannung in kleinen Schritten so erhöhen, bis eine Kupferabscheidung auf dem Gegenstand zu beobachten ist (max. 3 V). Die Elektrolyse spätestens nach 5 Minuten beenden und den Gegenstand unter Leitungswasser gründlich abspülen.
Hinweis zur optischen Vergoldung
Nachdem der Gegenstand verkupfert wurde, kann dieser optisch vergoldet werden, indem mit Hilfe von Zink eine goldene Messing-Legierung auf dem Gegenstand erzeugt wird. Hierzu vorher einen Probelauf mit einer abgeschmirgelten und entfetteten Kupfermünze durchführen.
3. Gegenstand optisch versilben / vergolden
- Verkupferten Gegenstand in eine heiße Kalilauge geben und diese mit einem Spatel Zinkpulver versehen.
- So lange mit einem Glasstab rühren, bis sich auf der Oberfläche eine grau-silbrige Zink-Schicht abgesetzt hat.
- Den Gegenstand mit einer Pinzette entnehmen, unter Leitungswasser abspülen und trocknen.
Du möchtest den Gegenstand optisch nur „versilbern“? Dann kannst du an dieser Stelle aufhören.
- Gegenstand mit einer Tiegelzange in einer rauschenden Flamme des Gasbrenners erhitzen, bis die Oberfläche ein goldenes Erscheinungsbild aufweist. Wird zu stark und zu lange erhitzt, verschlechtert sich tendenziell der goldene Farbeindruck. Der Gegenstand wirkt dann schmutzig.
- Gegenstand unter Leitungswasser abkühlen und abtrocknen.
Entsorgen und Aufräumen
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Galvanisier-Lösung sammeln und für zukünftige Galvanisierungen aufbewahren.
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Die Kalilauge mit Zinkresten filtrieren. Mit Wasser nachspülen und die Zinkreste zur Wiederverwendung auf einem Filterpapier an der Luft trocknen.
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Alle Gebrauchsgegenstände spülen und an ihren Ursprungsort zurückstellen.
Weitergedacht
- Recherchieren Sie, was man unter Eloxieren bzw. beim Eloxal-Verfahren versteht und vergleichen Sie diesen Prozess mit dem Prozess des Galvanisierens.