Осаждение меди на неметаллических предметах

Понадобится

Итак, для эксперимента нам понадобится:

• Неметаллическая ёмкость – химический стакан либо обычный лоток, здесь будет проходить процесс осаждения;
  
• Вода, желательно очищенная;
  
• Медный купорос (продаётся в магазинах для дачи);
  
• Кислотный электролит для аккумуляторов (в автомагазинах);
  
• Зарядное устройство на 5 Вольт, 0.3 Ампера;
  
• Резисторы на 1 кОм и 220 Ом для ограничения подаваемого тока;
  
• Медный электрод.

Пробуем на металле

Засыпаем в ёмкость 100 грамм купороса, заливаем пол литра воды и добавляем 70 грамм кислотного электролита.

Перемешиваем и фильтруем через воронку и ватный диск.

Устанавливаем и закрепляем медный электрод:

К нему будет подключён плюс питания от зарядки. От минуса делаем три отвода: к первому припаиваем резистор на 1 кОм, ко второму — на 220 Ом.

Таким образом мы сможем удобно регулировать подаваемый ток.

При включении зарядного устройства начнётся химический процесс, называемый электроосаждением. Под действием электрического тока атомы меди на положительном контакте окисляются и растворяются в электролите, затем оседают на отрицательном. Ток источника питания подбирается из расчета 1 Ампер на 100 см² покрываемой поверхности.

Опыт

Вначале давайте покроем медью обычный железный гвоздь. Площадь покрытия – 10 см².

Зачищаем наждачной бумагой:

Подключаем к минусу питания через резистор на 1 кОм, и опускаем в раствор. По истечению 30 секунд достаём и вытираем ватным диском. В результате слой получился довольно рыхлым и стёрся.

Теперь давайте попробуем создать действительно стойкое покрытие. Для этого зачищаем гвоздь и подключаем его через резистор 220 Ом, опускаем в раствор на 10-15 секунд. Затем меняем сопротивление на 1 кОм и оставляем на полчаса. Вот что вышло:

На этот раз покрытие получилось прочным и совсем не оставило следов на диске.

После обработки наждачной бумагой небольшая часть меди всё ещё покрывала гвоздь.

Попытаемся покрыть медью свинцовую лепёшку. Если подключать её через сопротивление, даже через несколько минут результат будет ничтожным.

Но стоит подключить напрямую, как уже через минуту лепешка полностью покроется медью.

Если площадь покрытия слишком мала, то на ней можно наблюдать сильное потемнение:

Такое явление называется нагар и связано оно с тем, что по данной поверхности протекает слишком большой ток.

Покрываем медный орех

С металлами мы разобрались, но как быть с диэлектриками, они ведь не проводят ток и реакция попросту не начнётся. Но выход есть: нужно покрыть наш предмет токопроводящим материалом. В качестве последнего отлично подходит графит, из которого делают стержни для простых карандашей.

Берём самый мягкий карандаш. Мягкие карандаши маркируются буквой «B», а цифра в начале говорит о степени мягкости. С мелкими деталями лучше справляется твёрдый карандаш. Раскрашиваем наш орех.

Нанесение графита данным способом – очень утомительное занятие, поэтому в строительных магазинах продаётся специальный графитовый спрей. Он с этой задачей справится намного быстрее.

После раскраски сверлом вручную проделываем отверстие под «веточку». Заливаем в него супер клей, закупориваем толстой медной проволокой и засыпаем графитовым порошком, оставшимся после разукрашивания ореха.

К проволоке подключаем минус питания через резистор на 1 кОм. На данном этапе не следует подавать большой ток, в противном случае слой меди получится рыхлым, что не есть хорошо. Спустя полчаса орех немного покрылся медью и можно уменьшить сопротивление до 220 Ом.

Ещё через некоторое время рост меди замедлится и придётся ещё уменьшить сопротивление

Для этого воспользуемся бруском дерева и нихромовой нитью, нанизанной змейкой на шурупы по его краям.

Выставляем сопротивление в 70 Ом.

Когда медь покроет орех полностью, устанавливаем значение импровизированного резистора в 5 Ом и оставляем орех ещё на пять часов для толстого и равномерного покрытия.

За это время медный электрод сильно истощился.

Вся эта медь осела на нашем орехе, создав шероховатый слой.

По окончании процесса орех заметно прибавил в весе.

Обработка

Чтобы предать медной поверхности приятный блеск, мы покроем его патиной, а затем отполируем.

Для этого нам понадобится:

• Нашатырный спирт, он же раствор аммиака;
  
• Серная шашка (можно найти в магазинах для дачи);
  
• Химический либо одноразовый стакан;
  
• Мелкозернистая наждачная бумага.

В стакан наливаем чуть аммиака и крошим немного серы. Опускаем туда орех, как показано на фото.

Стакан необходимо чем-то накрыть, ибо в процессе реакции выделяется сероводород – газ с резким запахом. Через 20 минут орех сильно потемнел, вытаскиваем его из стакана. Откусываем «веточку», конец загибаем плоскогубцами в петельку.

Осталось отполировать орех мокрой, затёртой наждачной бумагой.

В петельку продеваем цепочку, и всё – изделие готово!

А на этом у меня всё. Всем удачных экспериментов!

Смотрите видео