Kupfer- und Nickelabscheidung 3/3 - Elektrogravimetrie und die elektrochemische Reihe

Ablagerung von Metallen

Die Abscheidung von Metall ist nicht wird ausschließlich zur Modifizierung einer Oberfläche hinsichtlich ihres optischen Erscheinungsbildes und ihrer Haptik verwendet,oder Korrosionsschutz; diese Technik kann auch für analytische Zwecke verwendet werden.

Eine Elektrode mit einer bekannten Masse wird in eine Lösung getaucht, die die zu quantifizierenden Metallionen, den Analyten, enthält. Es wird ein Potential angelegt und die Metallionen werden als Metall- oder Metalloxidfilme abgeschieden. Welches Potential angelegt wird und wie sich das Metall abscheidet, hängt vom Metall ab.

Kupfer, zum Beispiel, kann an der Elektrode reduziert und als elementares Metall abgeschieden werden. Es bildet einen fest haftenden Film auf Platinelektroden. Dieser Film kann abgewaschen und getrocknet werden, und skaliert. Blei-Ionen werden zur Abscheidung oxidiert. Es bildet sich eine Schicht aus Bleioxid, die gut an einer Platinelektrode haftet. TDiese Folie kann gewaschen und getrocknet werden, und skaliert sowie. Die Zusammensetzung von Bleioxid (PbO2) ist bekannt, daher lässt sich der Bleigehalt in der Schicht kann berechnet werden.

Diese Technik zur Quantifizierung erfordert sauberes und sorgfältiges Arbeiten. Eine Beschädigung des Films, Reste von Wasser oder anderen Lösungsmitteln während der Abscheidung, eine unvollständige Abscheidung des Metalls oder eine falsche Masse der Elektrode ohne den Film führen zu falschen Ergebnissen. Um die für die Abscheidung benötigte Zeit zu verkürzen, muss die Metalllösung während der Abscheidung erhitzt und gerührt werden. 

Es scheint einfacher zu sein, die Ladung zu messen, die während der Abscheidung durch die Elektrode fließt, doch häufig treten bei diesen Prozessen Nebenreaktionen und kapazitiver Strom auf, die ebenfalls zur durch die Elektrode fließenden Ladung beitragen. 

Elektrochemische Serien

Die elektrochemische Reihe zeigt, dass bei unterschiedlichen Potentialen unterschiedliche Prozesse ablaufen. Zum Beispiel cKupfer wird bei weniger negativen Potentialen abgeschieden als Zink, und Cadmium lässt sich leichter oxidieren als Blei.

Natürlich tiese Erkenntnisse gelten auch für andere redoxaktive Stoffe als Metalle: Chlorid wird bei niedrigeren Potentialen zu Chlor oxidiert, während Wasser zu Sauerstoff oxidiert wird. Diese Unterschiede können genutzt werden, um verschiedene Moleküle aus derselben Lösung zu unterscheiden, sofern der Unterschied groß genug ist. für diese Verfahren zuals getrennt betrachtet werden.

Ein klassisches Beispiel ist die Bestimmung von Kupfer und Nickel aus einer gemischten Lösung aus Kupfer- und Nickelsalzen. Zunächst wird das Kupfer an der Platinelektrode abgeschieden und anschließend abgekratzt. Auf dem Kupferfilm bildet sich der Nickelschicht ist abgeschieden durch Anlegen eines noch negativeren (kathodischen) Potentials als bei der Kupferabscheidung. Nach der Abscheidung kann auch diese Schicht abgeblättert werden. Da ein Fehler bei der Kupferbestimmung führen zu Fehlern bei der Nickelbestimmung; daher müssen diese Bestimmungen sorgfältig durchgeführt werden.