同學們 生活中有許多物品 像是獎盃、獎牌、餐具等 都是利用電鍍的方法而使其表面閃亮 不易生鏽 現在我們學過了氧化還原的基本原理 也瞭解了電解電鍍和無電電鍍的概念 接下來讓我們一起動手做實驗 實際進行電鍍來看看效果吧 有電電鍍 顧名思義就是利用直流電源的方式 例如電池或直流電源供應器 將一種金屬鍍到另一個物品上的方法 由於物體表面的狀況會影響電鍍的效果 所以在電鍍之前 我們要先將被鍍物用粗砂紙（400號砂紙） 除去表面雜質和氧化物 再用細砂紙（800號砂紙）磨至表面光滑 或使用清潔劑去除被鍍物表面油汙 而實驗所使用的原理為 當直流電電子流通過電解質水溶液時 兩極會發生化學反應 使電能轉變成化學能 以本實驗的反應為例 陽極的反應為 在電鍍槽中 陽極鋅棒氧化失去電子 變成鋅離子進入溶液中 陰極的反應式如畫面 在陰極處 鋅離子得到電子而析出於鐵棒表面 整個電鍍反應的全反應式如畫面上方反應式所示 上述實驗需要的藥品及器材有 電池組一組 含鱷魚夾之導線兩條 鐵棒一支 鋅棒一支 電鍍液為20毫升的0.16M鋅離子溶液 400號砂紙及800號砂紙各一張 50毫升的燒杯一個 25毫升的量筒一個 內裝蒸餾水的洗瓶一個 拭鏡紙數張以及天平一座 在實驗中 我們將鋅棒連接直流電源或電池組的正極 當作欲鍍物 而鐵棒則連接負極 當作被鍍物 開始電鍍前須先將鐵棒用砂紙清潔及拋光 為了觀察實驗的結果 清潔完畢的鐵棒及鋅棒先用電子天平秤重 並將重量記錄下來 接著取20毫升含 0.16M 鋅離子的鋅電鍍液倒入燒杯中 並將鐵棒以黑色鱷魚夾電線連接電池負極 而鋅棒以紅色條鱷魚夾電線連接電池正極 最後將鐵棒與鋅棒放入裝有鋅電鍍液的燒杯中 打開電池盒開關 就可以開始電鍍囉 計時5分鐘 觀察並記錄陽極與陰極外觀上的變化 看看是否有氣泡產生？ 溶液顏色及鋅棒 鐵棒外觀有發生變化嗎？ 想一想 如果電極與金屬連接不正確 會發生什麼事呢？ 電鍍進行時 陽極與陰極均沒有氣泡產生 溶液的顏色保持透明無色 鋅棒外觀有凹凸不平 被侵蝕的樣子 鐵棒表面在溶液中的部分出現銀灰色固體 若連接錯誤 便無法將鋅金屬鍍到鐵棒表面 溶液也可能出現顏色 電鍍完成後 取下鐵棒與鋅棒 用蒸餾水充分清洗鐵棒與鋅棒 去除電鍍液後 以拭鏡紙輕輕觸碰 吸乾水分後 置於天平上秤重 並將實驗數據記錄下來 我們來看看實驗結果 比較鋅棒及鐵棒在電鍍前、後質量的差異 想一想 是什麼原因造成質量改變呢？ 何者的質量增加？ 何者的質量減少？ 增加和減少的質量相同嗎？ 為什麼呢？ 陽極鋅棒表面鋅原子失去電子 成為鋅離子進入電鍍液中 經一段時間後 鋅棒質量減少 陰極因鋅離子得到電子而還原出銀灰色鋅固體在鐵棒表面沉積 沖洗、乾燥秤重後 可得知質量增加 陽極減少的質量與陰極增加的質量約略相同 因為陽極和陰極通過的電量相同 故理論上陽極氧化出的鋅離子 與陰極還原出的鋅原子的量應相同 因此增加和減少的質量應大致相同 除了使用直流電源的方式進行電鍍 也可以在不外加電源的情況下 利用還原劑使電鍍液中的金屬離子 在被鍍物表面還原成固態金屬 逐層沉積於固體表面上 此種電鍍法我們稱之為「無電電鍍」 本實驗是利用含醛基的葡萄糖作為還原劑 使電鍍液中的銀離子還原成銀金屬附著於試管內壁 形成銀鏡 其反應如畫面所示 無電電鍍實驗需要的藥品及器材有 試管1支 10毫升量筒1個 250毫升燒杯1個 百分之十葡萄糖水溶液2毫升 百分之十的硝酸銀溶液2毫升 15M濃氨水2毫升 首先 取2毫升百分之十的硝酸銀溶液置入試管 再將濃氨水逐滴加入並搖動試管 仔細觀察溶液變化 當溶液中產生棕黑色沉澱時 再持續緩慢滴加濃氨水並搖動試管 使之混合均勻 直到所有沉澱消失 溶液澄清即停止 接著 於試管中加入2毫升百分之十的葡萄糖水溶液 使其均勻混合 靜置3到5分鐘 觀察試管內壁的變化 若沒有反應 可用燒杯裝約60度C的溫水 將試管置入進行溫水浴 再觀察試管的變化 我們來看看實驗結果 澄清的硝酸銀氨水溶液加入葡萄糖水溶液後 我們可以觀察到 金屬銀析出於試管內壁 形成具有鏡面反射效果的銀鏡 此即為還原劑還原金屬離子的無電電鍍 若是將銅棒置入含有亞鐵離子的溶液中 也能進行無電電鍍嗎？ 接著我們來進行實驗討論 1.進行有電電鍍時 電池該如何與鋅棒、銅棒連接？ 準備適當濃度的電鍍液後 將電池正極連接欲鍍金屬 也就是與鋅棒連接 電池負極連接被鍍物 也就是與銅棒連接 2.為什麼我們要將被鍍物表面研磨拋光？ 若不研磨拋光 電鍍時會發生什麼事？ 研磨拋光是為了去除被鍍物上的雜質 讓表面平整 若不研磨拋光 容易造成金屬析出的厚薄不均 鍍膜的結構鬆散易脫落 無法達到保護被鍍物的目的 3.若被鍍物導電性不佳 該如何進行電鍍？ 如果被鍍物導電性不佳 則可使用無電電鍍 利用還原劑與金屬離子反應 使金屬離子還原析出為金屬薄層 沉積在被鍍物品表面 達到電鍍效果 由於進行電鍍的電鍍液中含有金屬離子 而許多金屬離子會對環境造成汙染 所以進行電鍍後的電鍍液不可隨意丟棄排放 本實驗使用的電鍍液屬無機鹽類 應遵守老師的指導進行回收集中 再交由環保單位處理 讓我們來做一下重點整理： 1.有電電鍍是利用外加直流電源的方式 將一種金屬鍍到另一個物品上的方法 進行有電電鍍後 欲鍍物及被鍍物的金屬質量變化大致相同 2.無電電鍍是利用還原劑使電鍍液中的金屬離子 在被鍍物表面還原成固態金屬 沉積於被鍍物表面 3.進行電鍍前 需使用砂紙將金屬表面研磨拋光 避免在電鍍中導致鍍膜易脫落 同學們 看完本單元 你是否已經學會有電電鍍及無電電鍍的實驗操作了呢？ 歡迎與我們分享你的學習心得喔 我們下次再見