전기도금 실험

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전기도금 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

이다. 따라서 도금하고 하는 물건은 전도성이 양호해야 하므로 금속제품에 대해서는 별 문제가 없으나, 비금속일 경우에는 전착시키고자 하는 물건의 표면에 미리 흑연가루 등을 친하다. 그러나 이와 같은 처리를 하여 전착시켜도 벗겨져 나가기 쉬우므로 원래 전도성이 없는 것에는 밀착성이 좋은 전기도금을 하는 것은 힘들다. 금속이온을 함유한 수용액융해염에서 전해에 의해 금속을 음극면에 석출시키는 것은 금속정제법에서도 이용된다.
이 경우는 전착하는 금속의 순도만 양호하면 되지만, 도금의 목적에서 표면의 평활도색채와광택경로피복의 완전성 등이 필요하기 때문에 피복층의 변형가스원소의 흡수로 인한 연성저하까지도 문제가 되는 것이다. 또한 피복의 두께는 균일하고 필요한도 내에서 앎을수록 경제적이다. 이러한 여러 면에서 전기도금을 하려면 전착금속의 이온을 함유하는 수용액을 전해액으로 하여 각각 적당한 것을 선정하는 동시에 전류조건전해액의 온도전착시간을 결정한다. 전기 도금은 장식, 녹방지 기능과 다양한 목적으로 도금하며, 비교적 염가이고, 적절한 금속 피막을 부여할 수 있기 때문에 자동차와 음향, 항공기, 통신기, 컴퓨터부품, 장신구, 건축자재 등 많은 용도의 부품을 도금하고있다. 다종 소량품까지 가공 가능하며. 다채로운 금속 질감을 부여할 수 있고, 고가의 금속에 뛰어난 특성과 양호한 밀착성을 가진 피막을 얻을 수 있다. 반면에 형상에 따라 도금 후 얼룩이 생길 수 있고 독성이 강한 CN을 사용하므로 폐수처리가 어렵다.
② 산화-환원 반응
금속이 산과 같은 전해질 용액에 녹으면 물질사이에 전자를 주고 받는 반응을 일으킨다 이 때 어떤 원자나 이온이 전자를 잃고 산화되면 이 전자를 얻어 환원되는 다른 원자나 이온이 있기 때문에 산화와환원은 항상 동시에 일어난다.
Zn + Cu^2+ -> Zn^2+ + Cu
이 반응에서 아연은 산화되어 아연이온이 되고 구리이온은 환원이 되어 구리가 된다. 한편 산화환원 반응에서 다른 물질은 환원시키면서 자체는 산화되는 물질을 산화제라고 한다. 예를 들어 위의 반응에서 아연은 구리를 환원시키므로 환원제이고, 구리는 아연을 산화 시키기 때문에 산화제이다.
Zn + Cu^2+ -> Zn^2+ + Cu
위의 식은 전자전달의 특징이 분명한 산화환원 반응의 한 예이다. 다음 반응
2Co + O2 = 2CO2
도 역시 산화 환원 반응이나, 이 반응에서는 전자전달이 명확하게 나타나 있지 않다. 산화라는 말이 산소가 반응에 관여했는가에 관계없이 전자전달이 일어나는 모든 반응에 적용될 수 있도록 일반화되었는가 알아보자, 다음 산화 반응
Zn + 1/2O2 = ZnO
에서 아연 원자는 두 개의 전자를 잃어
Zn^2+
이온이 된다. 모든 과정에서 산화에 의하여 아연이 전자를 잃었다고 보는 것이 논리적인 것같이 보인다. 똑같은 논의를 어떤 물질의 반응에도 적용할 수 있다. 그래서 화학물질은 전자를 잃으면 산화 (oxidation) 된다고 말하는 것은 유용한 일반론이다. 어떤 물질에 의하여 전자를 잃으면 다른 물질로부터 반드시 전자를 얻어야 한다. 이 나중 과정을 환원 (reduction) 이라 한다. 맨 위의 식에서 금속아연은
Zn^2+
로 산화되었고
Cu^2+
은 금속 구리로 환원되었다. 보통 다른 물질을 환원시키는 물질을 환원제라고 부르며, 다른 물질을 산화하는 물질을 산화제라고 한다. 맨 위의 식에서 아연은 환원제 (산화되었음) 이고
Cu^2+
은 산화제(환원되었음) 이다.
③ 패러데이 법칙 (Faraday's Law)
faraday's low of electrolysis ( 패러데이 법칙 )
- 1833년에 M. Faraday가 발견한 전기분해의 법칙으로, 전해질 용액의 전기분해로 석출하는 (전극에서 방전한다.)원소 또는 원자단의 양은, 통과한 전기량(전류와 시간의 축적)에 비례 하고, 1그램 당량의 원소 또는 원자단의 석출하는데 필요한 전기량은 원소 또는 원자단의 종류에 관계없이 언제나 일정(패러데이 정수)하다는 법칙 = 전기분해의 법칙
faraday constant ( 패러데이 상수 )
- 1가의 이온 1 몰 즉 1그램 당량의 이온을 전기분해하는데 필요한 전기량을 말한다. 단순히 패러데이 라고하며 F로 나타낸다. 1F=96485(쿨롱)=96485A·s(암페어 초)=26.801 A·h (암페어 시)
이 패러데이 상수는 다음과 같이 계산할 수 있다.
1.6
10^-19
6.02
10 ^23
= 96485 C/mol
♠ 실험 결과
실험을 마친 후에 동전의 표면이 Ni로 도금되어 원래 황색이었던 10원짜리 동전이 은빛을 띄게 되었다. 동전 전체적으로 Ni도금이 성공적으로 완료되었다.
♠ 실험 고찰
이번 실험은 10원짜리 동전에 Ni을 도금하는 전기 도금 실험이었다. 실험을 하기 전에 조교님이 우리 조 이전에 했던 조들이 실패를 많이 했었다고 했다. 그래서 별 기대를 하지 않았지만 예상외로 동전 전체적으로 Ni도금이 성공적으로 완료되었다.
여러 번의 실험을 하고 나서 인지 이제 조금은 실험에 익숙해 진 것 같다.또한 2학년 실험 때와 비교했을 때 실험에 임하는 자세가 여러모로 달라진 것 같다. 실험 리포트를 쓰기 위해 도서관 열람실 여기 저기를 찾아다니는 모습이나 조원들과 의견을 나누고 실험 결과를 나름대로 분석해서 하나라도 알아보려고 노력하는 모습들이 그러한 것 같다. 앞으로 해야할 실험에서도 계속 이런 자세를 유지하도록 노력해야겠다고 생각했다.
마지막으로 이번 실험을 위해 애써주신 조교님께 감사의 말을 전하고 싶다.
♠ REFERENCES
① <대학 화학> - 한양대학교 화학교재 연구실
산화-환원 반응, 패러데이 법칙 참고
② <금속 공학 실험> - 반도 출판사, 대한 금속학회, 1989년 초판 발행
전기 도금의 원리 참고
③ <금속ㆍ표면처리> - 문운당, 염희택ㆍ이주성 공저, 1989년 초판 발행
금속의 표면 처리로서의 도금의 일반적 개요 참조
④ http://www.metal.or.kr
전기 도금의 정의 참고
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