趣味小實驗(二)陽極處理

生活科學趣談

在上一篇《銀器清潔術》曾提及如何利用鋁箔將銀器的污漬去除,接下來請看另一招↓

實驗顯示,若僅藉由硫化銀與銅片接觸並無法去除污漬。搶電子的能力雖然銀仍比銅強(銀的電負度1.93>銅的電負度1.90),但二者差異有限,而且銅與氧結合的氧化速率非常慢

在沸水100℃的溫度下,也無法提供夠大的分子動能來跨越 Ag2S + H2O +Cu → 2Ag + H2S + CuO 化學反應所需的活化能(註:化學反應發生所需要的最小能量),因此硫化銀的污漬就無法去除。

影片顯示當外加 3V直流電壓時,若將電池正極接在銅片上,而負極碰觸在1盎司銀條,則銀條上的硫化銀污漬也能去除。這也是因為電池負極能提供電子給銀條,與電池正極接觸的金屬銅則將銀還原出來而自己被氧化成銅離子,亦即 Cu → Cu2+ + 2e;2Ag+ + 2e → 2Ag。不過以這個方法來去除硫化銀污漬有風險,因為溶液中會生成銅離子Cu2+,一旦通電時間過久,或是使用的電壓過高,則溶液中的銅離子就會附著在銀器上,這將變成在銀器上鍍銅了。這種電鍍的處理方式,是把要被電鍍的物件接在電池負極(由於該極發生金屬的還原反應,因此電解池的負極為陰極),把待鍍金屬的可溶性鹽添加在槽液中。以戒指鍍金為例,戒指接在負極,溶液可採用亞硫酸金鹽

想必有不少人玩過下列這個將銅幣變成金幣的趣味實驗,這是銅幣上的鋅薄層在加熱後與銅混合形成金黃色的黃銅合金。若欲進行此實驗,為了避免有毀損國幣之虞,最好使用外國銅幣為宜

回來看今天的主題「陽極處理」,以 1盎司的銀條為例,將其使用熱退火方式來形成氧化銀薄膜時,可以產生彩色的色澤

鐵器焊接處也會有這種現象,這些都是退火時因氧化而形成氧化物薄膜所產生的干涉效應

因此,若將金屬接在電池的正極時,金屬會失去電子而發生氧化反應(由於該極發生氧化反應,因此電解池的正極為陽極),如果該氧化物不溶於水,而且堆疊的厚度適當,那麼這層薄膜就會具有彩色的光澤。比如下則影片 1分40秒~2分30秒,位於正極的鐵氧化而變成氧化鐵的過程

下列影片則是使用鈦金屬來當作陽極處理的材料

至於顏色會不斷變化的原因,這是藉由不同的氧化薄膜厚度所產生的 薄膜干涉 所導致,就如同肥皂泡會依厚度而呈現出不同的色澤一樣

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結構色