Kovy a kovové materiály jsou nedílnou součástí našeho světa a setkáváme se s nimi na každém kroku. Přes mnoho výjimečných vlastností mají některé z kovů také jednu nectnost – relativně snadno totiž korodují.
Samozřejmě existují i ušlechtilé kovy či speciální slitiny, které jsou na vzduchu i ve vlhku velice stálé. Použití těchto materiálů ve větším měřítku je však ekonomicky náročné, málokdo si například může dovolit vodovodní baterii či karoserii auta s příměsí zlata nebo jiného odolného kovu…
Právě proto se v průmyslu využívá elegantní metoda, při které jsou obyčejné kovové předměty pokryty tenkou vrstvou nějakého ušlechtilého kovu. Docílí se tak nejen hezkého vzhledu, ale především požadované odolnosti. Postup, při kterém je povrch kovového předmětu takto opracován, se označuje jako chemické pokovení neboli galvanování. A skutečně souvisí se jménem Luigiho Galvaniho, tedy spíše s předmětem jeho zájmu, s elektřinou.
Malou galvanovnu si můžete dokonce postavit i doma. Jejím základem se stane plochá baterie poskytující napětí 4,5 V. Vaším cílem bude zušlechtění povrchu nějakého obyčejného kovového předmětu, například železného hřebíku, který pokryjete slabou vrstvičkou mědi.
Ke každému pólu baterie připevněte jednoduchým omotáním asi 15 cm dlouhý drátek. Na konec drátu, který vede ze záporného pólu, připevněte železný hřebík. Před použitím jej pečlivě umyjte saponátem. Zbavíte ho tak mastnoty, která by bránila dokonalému pokovení. Konec drátu směřující ke kladnému pólu naopak ponese uhlíkovou elektrodu. Obáváte se, že ji jen tak neseženete? Omyl! Stačí si vzít silnější tuhu z obyčejné tužky. A postačí vám kus v délce použitého hřebíku. Jakmile budete hotovi, dohlédněte na to, aby se hřebík a uhlíková elektroda (včetně jednotlivých
baterie
drátů, které k nim vedou) nedostaly do přímého kontaktu.
Dalším krokem bude příprava galvanovacího roztoku. Ten samozřejmě musí obsahovat atomy mědi, a proto můžete použít pentahydrát síranu mědnatého (modrá skalice), který zakoupíte v drogerii. Při manipulaci s touto sloučeninou dávejte dobrý pozor, protože je jedovatá. Používejte ochranné rukavice.
V menší a nepotřebné sklenici rozpusťte v jednom decilitru destilované vody lžičku síranu mědnatého. Vytvoříte si tak tzv. elektrolyt, tedy vodivý roztok, kterým bude procházet elektrický proud. Do takto připraveného roztoku poté ponořte jak kovový hřebík, tak grafitovou elektrodu. Opět však dávejte pozor, aby se vzájemně nedotýkaly!
Ihned po ponoření do roztoku se na uhlíkové elektrodě objeví drobné bublinky, zatímco povrch hřebíku se pokryje měděným povlakem. V tomto uspořádání můžete hřebík v roztoku ponechat klidně i několik minut. A co se vlastně v roztoku děje? Po rozpuštění síranu mědnatého se do něj dostaly ionty mědi s kladným nábojem, tedy kationy. Protože je hřebík připojen k opačně nabitému (zápornému) pólu baterie, jsou kladné ionty mědi k hřebíku přitahovány. Díky tomu se pak vylučují na jeho povrchu v podobě čisté mědi. Na uhlíkové elektrodě se naopak z vody uvolňují atomy kyslíku. Právě proto se její povrch pokryje množstvím drobných bublinek.
Experiment můžete uskutečnit v poněkud jiném uspořádání, při kterém si vaši galvanickou stanici přestavíte na stanici elektrolytickou. Vytáhněte hřebík i uhlíkovou elektrodu z roztoku a opláchněte je vodou. Odmontujte poměděný hřebík a na jeho místo připevněte další uhlíkovou elektrodu. V menší skleničce rozpusťte v jednom decilitru vody lžičku chloridu sodného, tedy kuchyňské soli. Ještě předtím, než ponoříte obě elektrody do roztoku, odneste celou aparaturu raději někam ven. Za chvíli se totiž z roztoku uvolní nechvalně známý bojový plyn chlor!
Z roztoku unikne v tak malém množství, že vás sice neohrozí na životě, zcela jistě by se však stal zdrojem nepříjemného zápachu, který by během krátké doby dokonale „provoněl“ váš domov. I v tomto případě se kladná uhlíková elektroda pokryje bublinkami unikajícího plynu. Budou to však částice chloru. Ten se totiž v roztoku vyskytuje v podobě záporně nabitých částic, tzv. aniontů. Ty jsou přitahovány kladně nabitou elektrodou, na které se vždy dva anionty chloru sloučí dohromady a vytvoří molekulu, která posléze uniká z roztoku. Stačí, když si ke sklenici mírně přičichnete a o unikajícím chloru se snadno přesvědčíte.
Na záporné uhlíkové elektrodě se naopak z roztoku uvolňuje plynný vodík. Sodík, který původně s chlorem tvořil molekulu chloridu sodného, zůstává v roztoku, kde reaguje s vodou a vytváří slabý roztok hydroxidu sodného. Ve druhém experimentu provedete pomocí elektrického proudu rozklad (z řeckého „lysis“) elektrolytu, kterým byl roztok chloridu sodného. A právě proto se tomuto postupu říká elektrolýza.
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
