Проекты

Влияние буферных агентов на процесс меднения

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Прикладная химия. Материаловедение» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Электрохимия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1400
Предметы: Физика, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Меднение – процесс покрытия предмета медным слоем путём действия электрическим током на раствор растворимой соли меди. За счёт физических и химических свойств металла и его дешевизны медь является востребованной во многих сферах жизни и позволяет понизить металлоёмкость изделий из дорогостоящих металлов, делая медные покрытия выгодными для различных задач. Однако для более качественного слоя металла необходимы конкретные условия, в том числе поддержание определённого уровня кислотности. Именно для этого необходимы буферные агенты, с помощью которых регулируется pH раствора.

Цель

Оценка влияния буферных агентов на процесс меднения

Задачи

  1. Провести литературный обзор и освоить метод гальваники
  2. Выбрать раствор электролита, на котором будет отрабатываться методика
  3. Провести процесс меднения в широком диапазоне рН
  4. Изучить структуру поверхности с помощью микроскопа и сравнить получившиеся покрытия

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Оборудование

  • Алюминиевая пластина, которая использовалась в качестве катода
  • Весы технические
  • Штатив для электродов
  • Компьютер, использованный для создания фотографий морфологии поверхности с микроскопа
  • Магнитная мешалка модели «РИТМ-01», произведённая компанией ООО «Эконикс-Эксперт»
  • Мерные колбы стеклянные на 100 см³;
  • Стеклянные стаканчики на 50 см³ без делений, которые использовались в качестве электрохимической ячейки
  • Стеклянные стаканчики на 50 см³ без делений, использованные для химического отделения медных поверхностей с каждого образца
  • Реактивы
  • Растворы

Описание работы

Методика приготовления растворов

  1. Взвешивание на аналитических весах навески или нескольких навесок по заранее сделанным расчётам.
  2. Количественный перенос навески в мерную колбу.
  3. Растворение навески в небольшом количестве дистиллированной воды.
  4. Доведение объёма раствора дистиллированной водой до метки.

Методика проведения меднения

  1. В электрохимическую ячейку объёмом 50 мл налили 25 мл (отбирались пипеткой) буферного раствора и опустили якорь для магнитной мешалки.
  2. В ячейку опустили электроды, закреплённые в специальном штативе.
  3. Включили магнитную мешалку.
  4. Включили оборудование для электролиза.
  5. Ожидали образования медной плёнки на катоде.

"

"

Метод химического отделения полученной медной поверхности с каждого образца

  1. В стеклянном стаканчике на 50 см³ без делений приготовили раствор гидроскида калия КОН 5М.
  2. В полученный раствор аккуратно опустили образец.
  3. Ожидание окончания химической реакции.
  4. Аккуратно вытащили полученную медную поверхность.

В ходе работы было выяснено: чем больше ионов водорода находится в растворе электролита, тем лучше медь проявляет свои особенности в процессе меднения.

Перспективы использования результатов работы

Работа может быть применена в гальванических производствах для оптимизации состава электролита.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» – РТУ МИРЭА

Мнение автора 

«В ходе работы мне удалось повысить свои знания о физической химии, узнать много нового и интересного об электролизе и об электрохимии в целом. Мне кажется, такой проект, как «Академический класс в московской школе», даёт учащимся раскрыть свои таланты, поделиться своим опытом с другими и перенять его у других, а конференция «Наука для жизни» – шанс представить результаты своей работы на городском уровне»