Electroplating

الثامنة: التجربةالكهربي الّط�الء تي�ار كفاءة قياس

طالء طرق أهّم إحدى للمعادن الكهربي الّط الء طريقة تعتبرالنظرّي�ة:" المعادن الّطريقة. تتكو ن لهذه البسيّطة والتكلفة عنها الناتج الّطالء لجودة نظرا

ة ار مصدر من عادة" الكهربي الّط الء خلي مغمورين معدنيين وقّطبين ،T المستمر للتيMd به الّطالء المراد المعدن أيونات علي يحتوي الذي الّط الء حم ام في

n+ (Deposited

Metal) . .المراد الخلية بقّطب المستمر التيار لمصدر السالب الّطرف يوصل الترسيب إلى تؤدي والتي اإلختزال، عمليات عنده تجري ( والذيk )الكاثود طالؤه

ضح كماMd للمعدن الكهربي (:1) المعادلة من يت

Mdn+ + ne → Md)1(

األكسدة عملية عنده تحدث الذي بالقّطب فيوصل الموجب الّطرف أم ا" (،a )األنود " يكون ما وغالبا ينتج بحيث(Md) به الّطالء المراد المعدن من مصنوعا

الكاثود سّطح على ترسيبه تّم ما تعويض المعدن لهذا األنودية األكسدة عمليه عنMd المعدن أيونات من

n+(:2) المعادلة حسب

Md → Mdn+ + ne)2(

\عر ف ار كفاءة ت ها على الحالة هذه في الترسيب تي ار من النسبة أن المار التي الكفاءة الكهربي. فتكون الّطالء أو الترسيب عملية في تستخدم التي الدائرة في

\ستخدم التي الحالة % في100 في الدائرة في المار الكهربي التيار كل فيها ي ينّص والذي باسمه المسم ى للقانون فاراداي يتوق عه كان ما وهو الّطالء، عملية يعادل ما )أي كولوم96500 تساوي الكهرباء من كم ية مرور يلي: إن ما على

يحتوي محلول من معدن من المكافىء الوزن ترسيب إلى ( يؤد ي1F واحد فاراداي\كتب هذا أيونات على يلي: كما القانون لهذا الرياضية الصيغة المعدن. وت

(3)

ار شد ة هيI(A) المعدن، من المترس ب الوزن هوW(g) أن حيث المستخدم التي ار سريان زمن هوt(s) باألمبير، الذري الوزن هو.At.wt بالثانية، الدائرة في التي إلى ليتحو ل الكاتيون يكتسبها التي اإللكترونات عدد هو nو ترسيبه المراد للمعدني. أم ا الشكل جزء" فإن %،100 من أقل الكفاءة فيها تكون التي الحاالت في الذر

ار من \ستهلك التي \ستهلك المتبق ي والجزء الترسيب، عملية في ي تفاعالت في يالهيدروجين: غاز تصاعد تفاعالت أشهرها ثانوية كاثودية

2 H2O + 2 e → H2 + 2 OH-(aq) والمتعادلة القاعدّية األوساط في

2 H+ + 2 e → H2 الحمضية األوساط في

ار شدة قياس يمكن الدائرة، في مر ت التيQ الكهرباء كم ية ولمعرفة التي ة في المار ار مرور زمن وتحديدA األميتر بواسّطة الخلي ) المعادلة واستخدامt التي

4:)

Q = A x t)4(

مة ة ، خالد الملك جامعة في الكيمياء قسّم حسنين، حمدي الدكتور من مقد مع أبها- السعوديالشكر.

و َضs إذا بqqالكولومQ قيمqqة تحسqqب حيث \qqدة عن عqqار شqqاألمبير التيqqزمن و بqqال بالثواني.

ة بإستخدامQ قيمة قياس أيضا يمكن كما على موصلةX كهروكيميائية خلي الخلية هذه %. تسم ى100 تساوي بها التيار وكفاءةJ الّطالء خلية مع التوالي

في المارة الكولومات عدد لقياس تستخدم ( )ألنهاcoulometer) بالكولومتر ة في يمر الذي التيار نفس بها يمر الدائرة( حيث الزمن. وبوزن ولنفس الّطالء خلي

ار مرور وبعد قبل قّطبيها \مكvن التي ة الكهرباء كمية حساب ي الدائرة في المار النحاس من قّطبين من النحاسي الكولومتر يتكو ن . و4 و3 المعادلتين باستخدام حمض من % حجّم1) المحمضة النحاس كبريتات من محلول في مغمورين

الكبريتيك(.

ة إلى بالعودة و ار كفاءة حساب يمكن الّطالء خلي القqqانون من الترسيب تيالتالي:

(5)

ة كاثود علي ترسيبه تّم الذي الوزن هو Wp حيث الوزن فهوWT . أم اJ الّطالء خلي يمكن الذي الوزن أي %،100 التيار كفاءة أن لو ترسيبه يجب كان الذي النظري أوزان في التغيير من الوزن هذا حساب (. ويمكن3) فاراداي معادلة من حسابه.X بالكولومتر األنود و الكاثود

العمل: خّطوات وفي(k, a) الترسيب خلية في المستخدمة األقّطاب تنظيف و بصنفرة قّم-1

.(x1, x2)الكولومترyهqqqا األقّطqqqاب جفqqqف-2 في احفظهqqqا ( ثّم1) الجqqqدول في أوزانهqqqا ودو ن وزvن

المجفف. ة نظف-3 } وامأل والكولومتر الترسيب خلي المناسب. بالمحلول منهما كال يتي في أماكنها ( في1) الخّطوة في جهزت التي األقّطاب ضع-4 الترسيب خل

(.1) بالشكل موض ح هو كما والكولومتر دقيقة.20 لمدةmA 20 عند التيار شد ة واضبط الدائرة توصيل أكمل-5 ار افصل-6 ثّم المقّطر بالماء جيدا واغسلها الخاليا من األقّطاب انزع ثّم التي

دقيقة.20 لمدة المجفف في احفظها ثّم وجف فها باألسيتونر األثناء هذه في-7 األقّطاب من أخرى لمجموعات السابقة الخّطوات كر

ار شد ة قيّم عند .mA 200, 120, 70: التالية التي

2

(1) الشكل

(5( واحسب كفاءة الترسيب بتّطبيق المعادلة )1دو ن النتائج في الجدول )-8 كما يلي:WTعند القيّم المختلفة لشد ة التيار حيث تحسب قيمة

للمعدن المكافيء الوزن =Wm xWTللّطالء المستخدم

للنحاس المكافيء الوزنبالكولومتر المستخدم

(.3 ) المعادلة فاراداي قانون منWT حساب أيضا يمكن كما

ار شد ة بين العالقة ارسّم-9 ار وكفاءة التي الترسيب. تي

النتائج. على تعليقك اكتب-10

A

V

X

ka

R

T

J

x1 x2

3

)1(الجدول

الوزنالكفاءةالنظري

شدةJالترسيب خليةX الكولومترالتيار

F%WTاآلنود وزنالمتوسط x2الكاثود وزن x1الكاثود وزن kmA

= التجربة قبل= التجربة قبل= التجربة قبل= التجربة بعد= التجربة بعد= التجربة بعد

=Wp الفرق =Wx1 الفرق =Wx2 الفرق

= التجربة قبل= التجربة قبل= التجربة قبل= التجربة بعد= التجربة بعد= التجربة بعد

=Wp الفرق =Wx1 الفرق =Wx2 الفرق

= التجربة قبل= التجربة قبل= التجربة قبل= التجربة بعد= التجربة بعد= التجربة بعد

=Wp الفرق =Wx1 الفرق =Wx2 الفرق

= التجربة قبل= التجربة قبل= التجربة قبل= التجربة بعد= التجربة بعد= التجربة بعد

=Wp الفرق =Wx1 الفرق =Wx2 الفرقبالتجربة األوزان جميع عن للتعبير تستخدم أن ّيجب التي الوحدة هو الجرام

5