Mi az galvanizálás és hogyan működik?

Az elektrokémia egy olyan folyamat, amelynek során a kiválasztott fém nagyon vékony rétegeit egy másik fém felületéhez kötik molekuláris szinten. Maga a folyamat magában foglalja az elektrolitikus cellák létrehozását: egy olyan eszközt, amely villamos energiát használ molekulák szállításához egy adott helyre.

Az galvanizálás elektrolitikus cellák alkalmazása, amelyek során egy vékony fémréteget helyeznek el egy elektromosan vezető felületre. A cellák kettőből állnak elektródák (vezetők), általában fémből, amelyeket egymástól tartanak. Az elektródákat egy elektrolitba (oldatba) merítik.

Elektromos áram bekapcsolásakor pozitív ionok az elektrolitban mozogva a negatív töltésű elektródra, úgynevezett katódra. A pozitív ionok olyan atomok, amelyekben egy elektron túl kevés. Amikor elérték a katódot, elektronokkal kombinálódnak és elveszítik pozitív töltésüket.

Ugyanakkor a negatív töltésű ionok a pozitív elektródra mozognak, az úgynevezett anódhoz. A negatívan töltött ionok atomjai egy elektronon túl sok. Amikor elérték a pozitív anódot, átviszik elektronokat rá, és elveszítik negatív töltésüket.

A galvanizálás egyik formájában a bevonandó fém az áramkör anódjánál helyezkedik el, a bevonandó elem pedig a katód. Az anódot és a katódot egy oldatba merítik, amely oldott fémsót tartalmaz, például egy anódot a lemezelhető fém ionjai és más ionok, amelyek lehetővé teszik az áram áramlását a áramkör.

Az anódhoz egyenáram kerül, az oxidálja fém atomjait és feloldja azokat az elektrolit oldatban. Az oldott fémionok redukálódnak a katódnál, és a fém az elemre bevonják. Az áramkörön átáramló áram olyan, hogy az anód feloldódásának sebessége megegyezik a katód lemezelésének a sebességével.

Számos oka van annak, hogy miért érdemes bevonni egy vezetőképes felületet fémmel. Az ékszerek vagy ezüst edények ezüstöztetését és aranyozását általában az áruk megjelenésének és értékének javítása érdekében végzik. A krómozás javítja a tárgyak megjelenését és javítja azok kopását. Cink vagy ón bevonatok alkalmazhatók a korrózióállóság biztosítására. Néha az galvanizálást egyszerűen azért végezzük, hogy növeljük az elem vastagságát.

Az galvanizálási folyamat egyszerű példája a réz galvanizálása, amelyben a fémnek lennie kell bevonattal (réz) használják anódként, és az elektrolit oldat a fém ionját tartalmazza bevont (Cu²⁺ ebben a példában). A réz az anódnál oldódik, miközben a katóddal borítja. Állandó Cu koncentráció²⁺ az elektródokat körülvevő elektrolit-oldatban marad:

• Anód: Cu (k) → Cu²⁺(aq) + 2 e^-
• Katód: Cu²⁺(aq) + 2 e^- → Cu (k)