化學 · 電化學 / 原理與探索
銅的電鍍實驗解說
在銅電鍍過程中，透過測量傳遞的電荷量，可以確定沉積的銅量。透過改變恆定電流、鍍時間以及表面積，比較鍍層的質量和平均厚度。我們研究了質量守恆定律，以及隨著表面積增大，相同量的銅所沉積的厚度減小的現象。
它是怎麼工作的？
質量與電流和時間成比例，並且與面積無關。如果相同的質量被塗覆得更寬，則平均厚度會變薄。
關鍵關係
Q = It · m = QM/(nF) · 平均厚度 = m/(ρ·面積)
嘗試這個實驗
- 使用硫酸銅溶液和銅電極（陽極和陰極）進行鍍覆。當電源開啟時，Cu²⁺會從陰極接收電子，並沉澱。儀器上顯示的時間為 s。
- 將 3600 秒，以 1 A 和 2 A 的電流下，所鍍的質量進行比較。
- 在標準條件下，只有面積被加倍，或者只有時間被減半。面積僅影響平均厚度。
解讀結果的依據
什麼因素決定在 100% 效率下的銅沉澱質量？
m = ItM / (nF) 且平均厚度為 m / (ρ·面積)。 面積決定了相同質量被分割的程度。
模型的範圍與限制
這是一個教學模型，具有 100% 的當前效率，恆定電流，M=63.55 g/mol，n=2，F=96485 C/mol，ρ=8.96 g/cm³。 提供的銅陽極產生的 Cu²⁺ 足夠，不考慮濃度降低、副反應、電壓、表面粗糙度和厚度不均勻。 面積是總鍍覆面積，僅計算均勻平均厚度。 鍍覆層的厚度影像是放大影像。