Гальванопластика – получение металлических копий

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

27 мая 1837 г. профессор Дерптского (ныне Тартуского) университета доктор философии Мориц Герман Якоби (после принятия российского подданства (1848) – Борис Семенович Якоби) обратился к Министру народного просвещения и, одновременно, Президенту

М.Г. Якоби (1836)

Императорской Академии наук С.С. Уварову с письмом, в котором были изложены преимущества электромагнитной машины (электродвигателя) и отмечено, что построенный двигатель «может давать непрерывную работу, мощность в ½ человеческой силы». Письмо закачивалось словами: «Не могу скрыть, что я ставлю себе в упрек то обстоятельство, что с просьбой о поддержке я обратился только теперь, но это вызвано желанием посвятить всё свое время и всю свою энергию этому делу именно теперь, когда не остается больше никаких сомнений в успехе задуманного, и не только для того, чтобы не отказываться от своих прежних трудов, но и для того, чтобы мое новое отечество, с которым я уже связан многими узами, не лишилось славы сказать, что Нева раньше Темзы или Тибра покрылась судами с магнитными двигателями».

В этом письме Якоби приводит также результаты своих опытов по получению металлических копий гальваническим способом (гальванопластика). «Мне удалось, при некоторых условиях, получить плотный осадок меди, прекрасно поддающийся ковке, изумительно ещё и то, что на поверхности этой искусственно полученной меди повторилось с замечательной точностью все очертания и углубления, бывшие на поверхности медного электрода, как будто это был его собственный отпечаток. Вслед за тем я повторил опыт с гравировальной медной пластинкой и через несколько дней получил на отпечатке выпуклые черточки с такой точностью, которая не могла быть достигнута никаким иным способом».

В своих опытах Б.С. Якоби для питания электродвигателя использовал батарею элементов Даниэля.

Даниэль Джон Фредерик (1790-1845) – английский химик и физик, член Королевского общества. В истории электротехники известен как изобретатель гальванического элемента (1836), названного его именем.

В соответствии с современной точкой зрения цинк служит анодом, а медь – катодом. Процессы на электродах при разряде элемента могут быть записаны следующим образом:

Zn ® Zn²⁺ +2e E₁° = -0, 763 B [17],

Cu²⁺ + 2e ® Cu E₂° = 0,337 B,

суммарная реакция:

Zn + Cu²⁺ ® Zn²⁺ + Cu, DЕ° = 1,100 В

или Zn + CuSO₄ ® ZnSO₄ + Cu,

где E₁°, E₂° и DЕ° – стандартные потенциалы реакций и стандартная величина ЭДС, соответственно. Теоретическая удельная энергия элемента – 262 Вт×ч×кг^-¹. Напряжения разомкнутой цепи – 1,1 В.

Поскольку элементы Даниэля при опытах с электродвигателем работали долго, то на катодах сформировались толстые слои меди, повторяющие рельеф поверхности катодов. Так был открыт Б.С. Якоби способ получение металлических копий электролизом водных растворов солей меди.

Организатором первого гальванопластического предприятия в России был герцог Максимилиан Лейхтенбергский (1817-1852), зять императора Николая I, почётный член Императорской (Санкт-Петербургской) Академии наук. Предприятие выполняло большой объем работ по изготовлению скульптур для Исаакиевского Собора гальванопластическим способом, разработанным Б.С. Якоби.

Максимилиан Лейхтенбергский

Художник К.П. Брюллов, 1849 г.

При изготовлении крупногабаритных предметов гальванопластическим способом пришлось разработать новую батарею. Большая батарея, составленная из элементов Даниэля, оказалась неудобной из-за применения в большом количестве амальгамированного цинка и его большого расхода. Кроме того, продукт электрохимического растворения цинка в серной кислоте – сульфат цинка ZnSO₄ (цинковый купорос) в то время мало употреблялся в промышленности. Поэтому цинк был заменен железом, большей поверхности, медь – коксом. Кокс – углеродсодержащий материал. В качестве электролитов были использованы растворы серной кислоты разной концентрации: у катода (кокс) – 31,14%(мас.) H₂SO₄, у анода (железо) – 10,90% (мас.) H₂SO₄,. Получился коксо-железный элемент. Процессы, протекающие на электродах при разряде элемента, могут быть записаны следующим образом:

Fe ® Fe²⁺ +2e E₁° = -0,4402 B [14],

2H⁺ + 2e ® H₂ E₂° = 0,0000 B,

суммарная реакция:

Fe + 2H⁺ ® Fe²⁺ + H₂, DЕ° = 0,4402 В

или Fe + H₂SO₄ ® FeSO₄ + H ₂,

где E₁°, E₂° и DЕ° – стандартные потенциалы реакций и стандартная величина ЭДС, соответственно. Теоретическая удельная энергия элемента – 153 Вт×ч×кг^-¹.

Батарею, составленную из трех элементов, использовали при золочении гальванопластическим способом. Вещь золотилась, в прямом смысле слова, мгновенно. Преимущество разработанной батарей состояло в том, что эксплуатация её требовала мало издержек, поскольку серная кислота и железо образовывали продукт – сульфат железа(II) (железный купорос), который пользовался спросом на рынке.

Чтобы судить об обширности работ гальванопластического заведения, достаточно указать, что оно осадило гальванопластическим способом для статуй и барельефов Исаакиевского собора, для Эрмитажа, для Большого театра в Москве, для Зимнего дворца, для Петропавловского собора и некоторых других изделий 6749 пудов меди [15]. Для позолоты куполов храма Христа-спасителя в Москве, Исаакиевского собора, Петропавловского собора и нескольких других небольших куполов и различных изделий это предприятие израсходовало 45 пудов 32 фунта (1 фунт = 1/14 пуда = 409,51 г) золота.

Примерами крупных скульптур, изготовленных гальванопластическим способом, являются три скульптуры – «Апостол и Евангелист Иоанн Богослов с орлом» (фото 1), «Апостол Пётр с ключами» (фото 2) и «Апостол Павел с мечом», установленные на северном фронтоне Исаакиевского собора.

Фото 1. «Апостол и Евангелист Иоанн Богослов с орлом».

Скульптор И.П. Витали

Способ изготовления скульптур был следующим [17]: изготовляли копию скульптуры (форму) из воска или из смеси воска со смолой, поверхность её покрывали графитом и на ней слабым током осаждали тонкий слой меди. Потом форма опускалась в горячую воду, и когда воск из неё вытекал, то внутреннюю поверхность промывали раствором кали (раствор гидроксида калия) и алкоголем. Чтобы сделать форму прочной, наружную поверхность покрывали воском, а на внутреннюю осаждали медь.

Фото 2. «Апостол Пётр с ключами»

Скульптор И.П. Витали

Скульптурные изображения апостолов являются уникальными произведениями монументально-декоративной исскуства.

Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 56; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!