用Ag電鍍,為甚麼要用Ag來作Anode?

2008-08-04 2:12 am
我本Chemistry CE教科書中,有一課「電解 (Electrolysis)」,就提及過電鍍 (Electroplating)。

書中用了一個例子:陽極 (Anode) 是銀金屬 (Silver metal),陰極 (Cathode) 是一件要被電鍍的物件 (Object to be electroplated),電解質 (Electrolyte) 是硝酸銀 (Silver nitrate)。

接著,Anode 的 Silver (Ag) 就被氧化 (Oxidized) 成 Silver ions (Ag+);而 Cathode 那邊 Ag+ ion 就被還原 (reduced) 成 Ag。

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但是,在 Anode 的那邊,除了 Ag 外,還有氫氧根 (Hydroxide ion)。而根據書中的電化次序 (Electrochemical Series,簡稱 E.C.S.):

O2 + 2 H2O + 4 e- <=> 4 OH-
...
Ag+ + e- <=> Ag

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OH- 是 stronger 過 Ag,所以理應是 OH- 被 oxidized,而不是 Ag。

那麼,為甚麼還要用 Ag 做 Anode?
更新1:

To 迷失者二號: 我所指的OH-確是由水電離 (ionize) 出來 Electrolysis 通常會把由水 ionize 出來的 H+ 和OH- 都列入考慮之內。 所以在 Anode 那邊,有 2 種 ions 會被吸引,分別是NO3- 和OH-。本身的 Ag 亦被放入考慮之列。 根據 E.C.S.,就將會是 OH- 被 reduced,而不是 Ag。即是說,Ag不會變成Ag+。那麼就不能保持濃度不變 (因沒有 Ag+ 在 Anode 的補償),那其實要不要 Ag 來當 Anode 也沒甚麼所謂。我就是不明白此處,希望能夠幫助我。

更新2:

至於 Concentration effect,我覺得應該是指 Solution。現在涉及的是 Solid (Ag),不知能否用 Concentration effect。

回答 (2)

2008-08-04 6:41 pm
✔ 最佳答案
好簡單,教科書錯。
中學教科書只教理論,對實際應用一知半解。電鍍業中唔會用silver nitrate,而係用silver cyanide(AgCN)或potassium silver cyanide (K[Ag(CN)2]),再加大量potassium cyanide (KCN)。
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用silver nitrate有好多問題:
1.正如你所講,在anode上,OH-比Ag更快oxidize。
4OH- → 2H2O O2 2e- (-0.4v)
Ag → Ag e- (-0.8v)
實際上要用大量KCN,高濃度的CN-和Ag生成相當穩定的Complex。這條half equation 就變成positive。
Ag 2CN- → [Ag(CN)2]- e- ( ?v, Sorry, 無數據)
Ag anode溶解可以補充鍍液中的Ag 。
2.silver nitrate唔穩定,中學教科書都有教,silver nitrate的Ag 見光就會還原成Ag,而cyanide bath中的Ag是以Ag(CN)2-存在,相當穩定。仲有,nitrate又會分解,所以任何電鍍都唔想有NO3-。
3.仲有好多實際要考慮的因素,例如KCN的重要作用,但不在這裡討論。
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實際電鍍中,多數用Ag做anode,亦有少數用不銹鋼做inert anode, inert是指anode本身不會有reaction,只是導電及OH-被氧化。由於無Ag +的補充,用者要添加AgCN。
教科書所講的silver nitrate加silver anode,是過分簡化的例子。
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我之前答過很多次同樣問題:
http://hk.knowledge.yahoo.com/question/?qid=7007081501570
http://hk.knowledge.yahoo.com/question/?qid=7007122302923
http://hk.knowledge.yahoo.com/question/?qid=7006043001332

2008-08-04 10:44:38 補充:
Sorry, 無左+號

1.正如你所講,在anode上,OH-比Ag更快oxidize。
4OH- → 2H2O +O2 +2e- (-0.4v)
Ag → Ag+ + e- (-0.8v)
實際上要用大量KCN,高濃度的CN-和Ag生成相當穩定的Complex。這條half equation 就變成positive。
Ag + 2CN- → [Ag(CN)2]- + e- (+?v, Sorry, 無數據)
參考: 專業電鍍知識
2008-08-04 6:04 am
我冇記錯應該係冇OH^-既,除非係水本身自己既OH^-
因為AgOH係不溶於水既,所以先用AgNO3作為電解質
除左睇佢個ECS之外,仲有一個CONCENTRATION EFFECT先可以決定邊個被oxidized,就好似稀鹽水同濃鹽水電解出尼既product唔一樣咁解
而ANODE用Ag既原因係因為ANODE既Ag會提供Ag^+出尼
令電解質內既Ag^+濃度保持不變
咁樣鍍個樣先會靚
如果電解質既Ag^+既濃度係咁變,鍍出尼既就會一塊一塊生斑點咁好樣衰

2008-08-03 22:39:59 補充:
你講得冇錯,固體既濃度concentration即係佢既密度density,而佢既密度係固定既,
因此固體冇concentration可言
所以對於固體而言用concentration effect是不對的

2008-08-03 22:44:53 補充:
考慮到水中的OH^-是很少的
在攝氏25純水中也只有10^-7mole既OH^-
因此即使電解質中含有OH^-
能有effective collision而被oxidized既機會係好少

2008-08-03 22:56:09 補充:
水中既[OH^-]只有10^-7mole
而AgNO3至少都落1M以上
相比之下就算被oxidized,都應該係NO3^-先
再比較埋Ag同埋NO3^-
Ag係會比NO3^-易被oxidized

2008-08-04 00:08:27 補充:
ECS並非衡量誰被oxidized or reduced 的唯一指標
否則conc NaCl and dilute NaCl都應該是OH^-被oxidized
仲要考慮到concentration effect(雖然固體沒有濃度可言)/ reduction potential...

2008-08-04 00:31:30 補充:
ECS既數值,係STANDARD CONDITION(1 ATM 25度)既數值
會因應唔同濃度同溫度而變
A Level有課係講reduction potential,一個反應究竟會唔反應到要視乎個difference of reduction potential,越正越易


收錄日期: 2021-05-03 00:26:47
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080803000051KK01966

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