Опыт 2 Получение никелевого покрытия методом электроосаждения
Электроосаждение металлов и сплавов. Электрохимическое осаждение металлических пленок применяется для наращивания слоя меди, а также для создания защитных пленок никеля, серебра, сплавов олово – свинец, олово – никель. Процесс осаждения ведут из раствора электролита в ванне электролиза под постоянным напряжением. Катодом является заготовка печатной платы. Растворимый анод выполнен из соответствующего металла или сплава. Электроосаждение никеля на катоде и электрорастворение никелевого анода в кислом растворе никелирования:
(-) К: Ni2+ + 2e = Ni0; 2H+ + 2e = H2↑;
“Ni” (+) A: Ni0(k) = Ni2+ + 2e
Условием осаждения на катоде сплава является равенство потенциалов металлов, образующих сплав.
Экспериментальная часть
1. Обезжиривание. Неизолированную часть исходного образца фольгированного пластика смачивают водой, щеткой наносят стиральный порошок, производят очистку поверхности. Промывают образец в воде.
2. Декапирование в растворе серной кислоты в течение 20 с. Операцию проводят в вытяжном шкафу. Промывают образец в воде.
3. Электроосаждение никеля на поверхности образца для создания контактных никелевых площадок. Измеряют рабочую поверхность образца. Собирают электрическую схему для электролиза.
Никелевый анод Ni и катод в виде подготовленного образца печатной платы закрепляют в эбонитовой крышке, помещают в химический стакан для никелирования, подсоединяют к источнику постоянного тока и устанавливают такую величину тока во внешней цепи I, чтобы плотность тока на рабочей поверхности образца s составляла 0,05…0,07 А.см–2. электролиз ведут в течение 10 минут. После электролиза образец промывают и снимают с него полимерную пленку. Раствор никелирования возвращают в емкость для хранения.
4. Травление меди на пробельных местах печатной платы. Образец укрепляют на подвеске. Операцию проводят в растворе меди дихлорида или аммония персульфата. Для ускорения процесса раствор травления перемешивают и подогревают с помощью магнитной мешалки. По окончании травления образец промывают и сушат.
В отчете напишите реакцию омыления жира, реакцию декапирования, реакции на катоде и аноде при электролизе кислого раствора никеля дихлорида (с зарисовкой электрической схемы), реакцию травления меди. Укажите режим электролиза – ток I, температуру Т, время t. Рассчитайте толщину слоя (h) электроосажденного никеля:
h
=
,
где выход по катодному току Вт =
0,6; плотность никель
= 8,9 г.см–3.
Рассчитайте количество электричества QNi, пошедшее на осаждение никеля QNi = I Bт t.
В выводе напишите, с какими физико-химическими процессами Вы познакомились в ходе опыта. Дайте определение данным процессам.
Домашнее задание к лабораторной работе
А. Для водного раствора данного электролита (смотри свой вариант) с молярной концентрацией 1 моль/л:
1) напишите электродные процессы при электролизе;
2) рассчитайте массы веществ, выделившиеся на электродах, (см. Ваш вариант в табл. 2). Выход по току на катоде 80 %, а на аноде 95 %.
Таблица 2
|
Вариант |
Электролит |
Электроды |
I, А |
t |
|
1 |
CuSO4 |
С |
2 |
30 мин |
|
2 |
AgNO3 |
С |
1 |
20 мин |
|
3 |
NaNO3 |
С |
2 |
1 ч |
|
4 |
FeCl2 |
Pt |
5 |
50 мин |
|
5 |
SnSO4 |
С |
3 |
10 мин |
|
6 |
MgCl2 |
Pt |
1.5 |
16 мин |
|
7 |
Pb(NO3)2 |
С |
2 |
40 мин |
|
8 |
ZnSO4 |
Pt |
10 |
5 мин |
|
9 |
NiCl2 |
Pt |
7 |
3 мин |
|
10 |
CuBr2 |
С |
0.5 |
60 мин |
|
11 |
KC1 |
Pt |
3.5 |
15 мин |
|
12 |
H2SO4 |
С |
4 |
0,5 ч |
|
13 |
NaCI |
Pt |
6 |
10 мин |
|
14 |
Fe(NO3)2 |
Pt |
9 |
5 мин |
|
15 |
Na2SO4 |
С |
2 |
40 мин |
|
16 |
BaCl2 |
С |
3 |
60 мин |
|
17 |
HNO3 |
Pt |
8 |
12 мин |
|
18 |
A1C13 |
С |
2 |
70 мин |
|
19 |
Cr2(SO4)3 |
Pt |
6 |
18 мин |
|
20 |
MnCl2 |
С |
5 |
20 мин |
|
21 |
Cu(NO3)2 |
Pt |
2 |
70 мин |
|
22 |
NaBr |
С |
3 |
50 мин |
|
23 |
CaCl2 |
С |
4 |
30 мин |
|
24 |
Zn(NO3)2 |
С |
7 |
10 мин |
|
25 |
FeSO4 |
Pt |
5 |
20 мин |
Б. Строение вещества.
Задание 1. Для элементов, атомы которых образуют молекулу (см. табл. 3 Ваш вариант):
1) напишите электронные формулы, подчеркните валентные электроны и определите электронное семейство;
2) укажите квантовые числа для валентных электронов.
Расположите валентные электроны по энергетическим ячейкам и определите валентность в невозбуждённом и возбуждённом состояниях.
Объясните связь электронного строения с их положением в периодической системе (период, группа, подгруппа).
Задание 2. Дана молекула (см. Ваш вариант в табл. 3).
Покажите рисунком перекрывание атомных орбиталей в данной молекуле и охарактеризуйте химические связи в ней; какова структура молекулы, полярна ли она.
Таблица 3
|
Вариант |
Молекула |
Вариант |
Молекула |
|
1 |
BF3 |
13 |
HgCl2 |
|
2 |
H2Se |
14 |
H2O |
|
3 |
SiCl4 |
15 |
BJ3 |
|
4 |
PJ3 |
16 |
CH4 |
|
5 |
AsCI3 |
17 |
РН3 |
|
6 |
SbH3 |
18 |
ВеС12 |
|
7 |
BeF2 |
19 |
СС14 |
|
8 |
РЬС12 |
20 |
SiH4 |
|
9 |
AlCl3 |
21 |
NH3 |
|
10 |
SnCl4 |
22 |
ВСl3 |
|
11 |
CaH2 |
23 |
H2S |
|
12 |
SbBr3 |
24 |
GeB4 |