這天天氣很好 小數蛙和狐狸貓相約一起騎腳踏車上學 小數蛙開心地騎著腳踏車來與狐狸貓會合 「咦!狐狸貓買新腳踏車了? 好好喔」 小數蛙看著自己破舊又生鏽的腳踏車 又望著狐狸貓閃閃發亮的車 心裡覺得十分羨慕 看到小數蛙的樣子 狐狸貓噗哧一笑 便說:腳踏車的表面因為經過特殊處理 所以看起來亮晶晶的! 接著狐狸貓從口袋中拿出一把亮晶晶的鑰匙 對小數蛙說:你看 這是我自己做的銀鑰匙 羨慕吧! 小數蛙看了眼睛都亮了起來 好奇狐狸貓是怎麼辦到的? 還記得上一章節學過的電解原理嗎? 當我們用碳棒為電極電解硫酸銅水溶液時 發現金屬銅會析出 附著在負極碳棒的表面 只要將負極電極替換成其他的金屬 就可以產生類似效果囉! 哇! 那我們趕快到自然教室 試試看能不能做出自己的銀鑰匙吧! 在製作銀鑰匙之前 我們先來了解 用銅片電解硫酸銅水溶液的原理 實驗開始之前 兩人先用天平測量兩個銅片的重量 狐狸貓將材料組裝成電解裝置 並將兩個銅片 連結於正負極導線後 置入藍色硫酸銅水溶液中 接著小數蛙按下開關 並觀察 過了一段時間 正極的銅片似乎變薄了 而負極端的銅片上則有固體析出 不過小數蛙要如何證明觀察到的現象呢? 螢幕前的你會怎麼做呢? 狐狸貓告訴小數蛙不用擔心! 只要使用天平來測量銅片的重量 就可以看到變化了! 接著狐狸貓將銅片取了出來 放到天平上 結果發現 正極銅片的重量減少了 而負極銅片的表面上 附著了一層薄薄的銅 重量增加了 為甚麼會這樣呢? 以銅片為電極 電解硫酸銅水溶液實驗中 在負極端 銅離子得到電子 還原成銅原子 附著在銅片上 使銅片重量增加 在正極端 銅片上的銅原子失去電子 釋放出銅離子 銅片重量減少 綜合正負極反應 得到總反應式為銅加銅離子 經電解後形成銅離子加銅 乍看之下反應物與生成物相同 實際上負極消耗水溶液中的銅離子 與電子結合形成金屬銅 而正極的銅原子不斷失去電子 釋出銅離子以維持溶液的電中性 如果比較以碳棒和銅片 電解硫酸銅水溶液的差異 會發現: 以碳棒作電極時 正極產生氧氣和氫離子 而負極產生銅原子 水溶液顏色因為銅離子被消耗而變淡 且pH值下降 而若以銅片作電極 正極產生銅離子 負極反應與碳棒相同 會產生銅原子 水溶液則因為離子濃度不變 所以顏色與pH值也沒有改變 應用電解的原理 將導電體附著上一層金屬的方法 我們就稱為「電鍍」 也就是以欲鍍金屬為正極 被鍍物為負極 並以含欲鍍金屬離子的鹽類水溶液 為電鍍液 將某金屬 鍍在負極的另一材料之表面上 接下來我們試著在鑰匙上鍍一層銀吧! 兩人先利用天平測量重量 接著組裝電解裝置 聰明的你可以告訴小數蛙 銀片與鑰匙哪一個要當作正極 哪一個是負極嗎? 電鍍中 欲鍍金屬銀片應該置於正極 被鍍物鑰匙置於負極 並使用含有銀離子的硝酸銀水溶液進行電鍍 接著小數蛙按下開關 並觀察 一段時間後 小數蛙發現鑰匙上有銀色固體析出 實驗中 正極的銀片會失去電子並釋出銀離子 來維持電解液的離子濃度 而負極接收電子 並析出銀 最後 他將鑰匙和銀片放上天平後發現 銀片的重量減少了 而鑰匙的重量增加了 仔細觀察生活環境 我們的食、衣、住、行 都會用到電鍍的加工產品! 例如:餐具、飾品、水龍頭、飛機的部件 還有手機裡面的電子元件等等 電鍍除了能讓物品的表面變得光滑而明亮 還有防止金屬鏽蝕、磨損的保護作用! 將整支鑰匙電鍍完的小數蛙 開心地拿著銀鑰匙 轉身想去跟其他同學炫耀! 卻被狐狸貓制止了 狐狸貓提醒小數蛙 電鍍液含有重金屬 如果沒有好好處理回收 會造成不可逆轉的環境污染 例如 民國75年的綠牡蠣事件 就是源於 電鍍工廠的重金屬廢水 所以在進行實驗的時候 一定要記得帶手套、並且妥當的回收電鍍廢液喔! 小數蛙人呢?等等我啊~ 接下來 再和狐狸貓複習一下關於電鍍的重點: 電鍍是利用電解原理 使金屬附著在被鍍金屬表面 形成薄金屬外殼的過程 電鍍的功能: 使金屬表面變得光滑美觀 預防鏽蝕、磨損 電鍍廢液含有重金屬 需妥善回收 避免造成環境污染 最後 小數蛙邀請螢幕前的你 和他一起來想想看 除了剛剛提到的產品之外 生活中還有哪些物品也運用了電鍍的技術呢?