Depuneri Electrolitice de Zinc

1. BAZELE ELECTROCRISTALIZĂRII

Procesele de depunere a diferitelor specii ionice din soluţie, sub acţiunea curentului electric sunt cunoscute sub denumirea de electrocristalizare.

Procesele catodice de electrocristalizare, depunerea metalelor pe alte metale, prezintă două aspecte distincte şi anume procesul de depunere a unui strat de atomi prin deplasarea ionilor din soluţie la suprafaţa electrodului (fig.1) şi procesul de cristalizare sau creştere a cristalelor, care este complex şi prin care procesul individual de depunere se repeta (fig.2).

Fig.1. Fazele încorporării atomilor în reţea

Fig.2. Formarea depunerii prin succesiunea rândurilor de atomi

Prima fază într-o reacţie de electrodepunere este trecerea ionului prin stratul dublu electric de la suprafaţa electrodului (reacţia de transfer de sarcină) (fig.3).

Fig. 3. Reprezentarea unui ion hidratat care urmează să se descompună

La SHE (stratul Helmholtz exterior)

În continuare, pentru ca ionul să devină o parte constituentă a reţelei metalului trebuie să primească unul sau mai mulţi electroni (reacţie de electronare) şi să se deshidrateze (reacţie de deshidratare).

Deoarece ionii metalici în soluţie sunt înconjuraţi de molecule de apă, nu este posibil accesul electronilor din metal la ioni prin efectul de tunelare decât în momentul deformării învelişului de hidratare şi anume la o deformaţie constantă a complexului de sarcini ion – moleculă de apă, cînd învelişul de apă este împins lateral şi ionul de metal vine suficient de aproape de electrod pentru a satisface condiţiile de tunelare.

Astfel, distorsiunea păturii de hidratare este o precondiţie pentru tunelarea electronului de la electrod către ionul metalic din soluţie.

După tunelarea electronului sarcina ionului depinde de ce se întâmplă în continuare din punct de vedere energetic. Dacă are loc o neutraliyare momentană şi ionul ajunge lângă suprafaţa metalului, acesta cedează electronul înapoi metalului şi se înglobează în reţeaua cristalină.

Ionii se înglobează din fază de adioni (ioni adsorbiţi) şi nu atomi neutri. Această ipoteză a fost confirmată prin calcule energetice.

Pentru determinarea treptelor prin care are loc deshidratarea unui ion este nevoie să se facă precizări asupra suprafeţei electrodului.

S-a stabilit că electrodul prezintă zone care se comportă foarte diferit când un ion îi traversează interfaţa.

Dacă se consideră electrodul constituit dintr-un singur cristal (fără zone de delimitare între grăuntalini) suprafaţa unui astfel de cristal nu este un plan perfect ci prezintă defecte sub forma unor trepte,noduri,vacanţe şi goluri (fig. 4).

Dacă un ion se plasează pe unul din aceste defecte se observă că în jurul lui rămâne un spaţiu liber pentru primirea unui alt număr de molecule de apă de hidratare în funcţie de locul de depunere. Numărul de molecule de apă cu care un ion se poate asocia este descrescător în ordinea plan → treaptă → nod → vacanţă → gol.

Adionul care se deplasează pe trepte înconjurat de moleculele de apă tinde să piardă o moleculă de apă şi să se ataşeze de atomul vecin de metal.

Această fază de înlocuire progresivă a moleculelor de apă poate fi legată de reacşia de transfer de sarcină.