Come ramare un barattolo ?
Uncino
premetto di essere totalmente ignorante in fatto di chimica, quindi
abbiate pietà.
Il mio problema è il seguente:
Per realizzare un'antenna, ho la necessità di ramare la superficie
interna di un barattolo (un comune barattolo metallico, tipo quelli
del caffè).
Qualcuno potrebbe gentilmente dirmi come procedere ?
Immagino che il metodo migliore sia quello elettrolitico, ma cosa sevo
usare (solfato di rame ?), e in che quantità ? Quanta tensione /
corrente ? per quanto tempo ? quanta acqua ?
Vabbè, insomma vete capito :)
Grazie anticipatamente, Uncino
Soviet_Mario
Uncino <giacomo...@libero.it> wrote in message
50c912fd.04052...@posting.google.com...
> Salve,
> premetto di essere totalmente ignorante in fatto di chimica, quindi
> abbiate pietà.
>
> Il mio problema è il seguente:
> Per realizzare un'antenna, ho la necessità di ramare la superficie
> interna di un barattolo (un comune barattolo metallico, tipo quelli
> del caffè).
di ferro ? stagnato ? plastificato ? verniciato ?
supponiamo che tu abbia rimosso qualsiasi strato estraneo e sia arrivato al
ferro nudo sottostante (se non lo hai fatto .... devi farlo)
il primo problema che si presenta è lo scambio diretto : il rame si deposita
sul ferro anche in assenza di una tensione esterna imposta (generatore), ma
siccome il ferro sottostante va al contempo in soluzione, lo strato che si
deposita non aderisce mai molto bene (a parte l'estraneità dei reticoli
metallici e dimensioni atomiche, non molto compatibili) e non in modo
uniforme.
> Qualcuno potrebbe gentilmente dirmi come procedere ?
> Immagino che il metodo migliore sia quello elettrolitico, ma cosa sevo
> usare (solfato di rame ?)
troppo "duro" forse .... cmq è facile da trovare.
> , e in che quantità ?
dipende. Una soluzione diluita, parzialmente neutralizzata con un po' di
ammoniaca fino a precipitazione incipiente (se si forma precipitato rosso,
filtralo ovviamente), garantisce depositi più omogenei.
> Quanta tensione /
per questa bisogna valutare il processo redox completo (anche all'anodo
qualcosa succederà, devi vedere cosa. Potresti usare un anodo esso stesso di
rame, in modo da non consumare la soluzione.
In questo caso, polarizzazione a parte, in pratica la tensione da applicare
corrisponde, A REGIME, alla sola caduta ohmica del circuito = i * R
essendo Fem = 0 volt (si ossida e riduce lo stesso elemento, rame puro, a
entrambi i poli) e il consumo di energia elettrica è ridotto al minimo.
> corrente ? per quanto tempo ?
domande parallele.
le millimoli di rame depositato (per i milligrammi moltiplica millimoli per
il peso atomico del rame) sono proporzionali alla metà delle moli di
elettroni circolati (IN ASSENZA di ogni altro processo parassita).
Queste ultime a loro volta corrispondono ai coulomb di carica elettrica
circolata divisi per la costante di Faraday (96484 C / mol e-).
quindi calcola la superficie approx. del pezzo, stabilisci lo spessore di
rame che necessiti e avrai il volume di rame richiesto.
Da questo, moltiplicato per la densità del rame, trovi la massa di rame, da
questa le moli di rame che desideri depositare. Dalle moli di rame giungi
infine ai Coulomb di elettricità da erogare in totale, diciamo Q-tot.
Q-tot è anche uguale all'intensità di corrente in amper * tempo di
elettrolisi espresso in secondi (devi avere il tester, montato in SERIE, per
monitorare la corrente che passa, ovviamente). Calcola questo prodotto in
funzione del Q-tot che ti serve, ma tieni conto che si forma un deposito
migliore con una corrente bassa per un tempo lungo piuttosto che una
corrente alta per un tempo corto, a parità di carica elettrica totale
passata.
Anche la forma dell'anodo è cruciale.
Ti conviene fare due deposizioni distinte, imho.
Una con un anodo in rame a forma di reticella cilindrica più piccola del
barattolo, disposta al suo interno equidistante, senza contatto ovviamente,
e vicina alla superficie, l'altro allargando la reticella in modo che
circondi il barattolo esternamente
al posto della reticella puoi usare un tubo da grondaia in rame tagliato
longitudinalmente, lo stringi o allarghi sovrapponendo più o meno i "lembi",
once dentro once fuori del barattolo. Il mescolamento della soluzione è però
ostacolato in questo caso, e la diffusione degli ioni pure (meglio la
reticella).
Puoi anche migliorare la conduttività aggiungendo del solfato di sodio o
magnesio alla soluzione, "a esposizione" (eh he he)
ciao
CCCP++Mario
> quanta acqua ?
boh dipende.
Uncino
grazie per la risposta.
Purtroppo non ho la più pallida idea di cosa sia una mole :). In
effetti potrei facilmente trovarlo sull'enciclopedia, cosa che
sicuramente farò più tardi, ma non credo sia essenziale per il mio
scopo.
Propongo un metodo, e vediamo se me lo approvi:
Vado al consorzio agrario locale e compro un po' di solfato di rame;
faccio una soluzione in acqua demineralizzata... diciamo fino a quando
non si colora un po', poi la metto in un contenitore.
Pulisco a fondo l'interno del barattolo, magari con cartavetra
extrafine.
Costruisco un elettrodo cilindrico in rete, possibilmente di rame, un
po' più piccolo dell'interno del barattolo e ve lo ancoro.
Collego ad un alimentatore a tensione variabile il sistema, con in
serie un tester. Il positivo all'elettrodo, il negativo al barattolo.
Immergo il tutto nella soluzione.
Primo problema: questo procedimento lascia precipitare depositi ?
penso di sì, perchè se il rame del solfato di rame si deposita sulle
pareti del barattolo, ne deduco che lo zolfo (è per questo che si
chiama "solfato", vero ?) da qualche parte debba finire).
Forse è meglio mettere il barattolo con l'apertura in basso ?
A questo punto accendo e mi tengo su una corrente piuttosto bassa
(diciamo 0.5 A ?) e guardo cosa succede.
Qui abbiamo il secondo problema: Sicuramente il procedimento produce
bolle (questo me lo ricordo), e se il barattolo è a testa in giù, si
accumulano al suo interno ! mannaggia, ma come si deve fare coi
depositi e con le bolle ?
Comunque, supponiamo di aver risolto in qualche modo il problema.
Aspetto fino a quando, guardando, vedo la superficie interna del
barattolo ben ramata (non serve un grande spessore), poi aspetto
ancora un po', diciamo 1/2 del tempo che ha impiegato per ramarsi, e
quindi stacco il tutto.
Che ne dici ?
Per favofre, mi dici cosa succede allo zolfo ?
Grazie, Uncino
"Soviet_Mario" <gigiot...@libero.it> wrote in message news:<KJ1tc.73949$Qc.29...@twister1.libero.it>...
Soviet_Mario
> grazie per la risposta.
> Purtroppo non ho la più pallida idea di cosa sia una mole :). In
> effetti potrei facilmente trovarlo sull'enciclopedia, cosa che
> sicuramente farò più tardi, ma non credo sia essenziale per il mio
> scopo.
dipende, rinunci cmq a priori a qualsiasi tipo di controllo quantitativo
iniziale (ed un controllo finale non potrai farlo altro che pesando e
ripesando il barattolo asciutto)
> Propongo un metodo, e vediamo se me lo approvi:
boh, non è che io sia un elettrochimico né ho una grande esperienza pratica
di galvanostegia : giusto un po' di osservazioni empiriche su esperimenti
che faccio a scuola ed un po' di teoria generale (tra loro abbastanza
sconnesse).
> Vado al consorzio agrario locale e compro un po' di solfato di rame;
> faccio una soluzione in acqua demineralizzata... diciamo fino a quando
> non si colora un po', poi la metto in un contenitore.
e ti consiglio VIVAMENTE di aggiungere 1) un elettrolita inerte di supporto
(solfato di sodio, solfato di potassio, solfato di magnesio per esempio, che
si trovano abbastanza facilmente. Altrimenti, meno bene, potresti usare del
nitrato di sodio e/o potassio. Invece escluderei i carbonati, perché
precipitano il rame non complessato). Anzi, al limite aggiungi pure un
pochino di acido solforico diluito.
> Pulisco a fondo l'interno del barattolo, magari con cartavetra
> extrafine.
fina davvero, si : l'adesione elettrochimica non è come quella degli adesivi
o delle malte, a meccanismo fisico, per cui più è rugoso e poroso meglio è :
anzi ! Più ci sono scabrosità più è disomogeneo il campo elettrico, indi la
densità di corrente catodica, indi spessori diversi del deposito metallico.
Per l'adesione, oltre ad accontentarsi di basse densità di corrente, si può
solo scegliere la via della deposizione multistrato (ad esempio se vuoi
dorare l'acciaio, dato che l'oro sul ferro non attacca un accidente, si
ricorre ad almeno due strati intermedi, non ricordo bene, tipo Fe-Cr-Ni-Au,
ma è solo un esempio citato un po' alla cazzo)
> Costruisco un elettrodo cilindrico in rete, possibilmente di rame, un
> po' più piccolo dell'interno del barattolo e ve lo ancoro.
> Collego ad un alimentatore a tensione variabile il sistema, con in
> serie un tester. Il positivo all'elettrodo, il negativo al barattolo.
> Immergo il tutto nella soluzione.
> Primo problema: questo procedimento lascia precipitare depositi ?
non è molto chiaro cosa intendi .....
> penso di sì, perchè se il rame del solfato di rame si deposita sulle
> pareti del barattolo, ne deduco che lo zolfo (è per questo che si
> chiama "solfato", vero ?) da qualche parte debba finire).
no resta in soluzione (ed è il bello del solfato). La chiusura del circuito
elettrico, come ho accennato prima, la effettua il rame stesso dell'anodo,
che si solubilizza come ione ripristinando gli ioni Cu++ depositati.
Solfato, nitrato (anche carbonato, ma non nel nostro caso) sono tipici ioni
piuttosto inerti alla scarica sia anodica che catodica. Anzi, solitamente si
scarica l'acqua piuttosto.
> Forse è meglio mettere il barattolo con l'apertura in basso ?
non so .... devi coprirlo tutto ?
>
> A questo punto accendo e mi tengo su una corrente piuttosto bassa
> (diciamo 0.5 A ?)
non so valutare se sia bassa .... in definitiva alto o basso è un concetto
relativo, e non conosco, né tu la conosci, la cosiddetta costante di cella
(resistenza caratteristica della particolare istanza di cella galvanica).
Poi più che l'amperaggio totale (al limite critico solo per il
riscaldamento) importa la densità superficiale di corrente (dato per cui
devi dividere gli amper per la superficie totale del barattolo AMMETTENDO
CHE LA DENSITA' STESSA SIA UNIFORME CMQ).
In ogni caso, e qui scatta la mancanza di competenza specifica, non ho la
più pallida idea del range di valori ottimali di densità di corrente per
ottenere il deposito migliore nelle condizioni adottate, e questi valori non
li posso improvvisare.
> e guardo cosa succede.
> Qui abbiamo il secondo problema: Sicuramente il procedimento produce
> bolle (questo me lo ricordo),
no, non deve. Niente bolle con l'anodo di rame. Deve solubilizzarsi solo il
rame stesso.
Se si scarica l'acqua (formando ossigeno all'anodo, ed eventualmente
idrogeno al catodo) significa la tensione che applichi è così alta che stai
facendo una cosiddetta elettrolisi "a corrente limitata dalla diffusione
degli ioni".
In poche parole con tale corrente elevata tutto il Cu++ nello strato
"attivo" vicino all'elettrodo scarica alla velocità stessa con cui arriva
dal resto della diffusione, e localmente viene a mancare.
Ogni milliampere in più al di sopra di questo valore critico (se il
potenziale lo consente) proviene dalla scarica del solvente. La scarica
dell'idrogeno al catodo è uno dei metodi più efficaci per avere un deposito
del cazzo, spugnoso, male aderente, eh he he.
Poi è un discorso medio. Magari sullo spigolo del bordo si raggiungono
presto queste densità di corrente elevate, sulla superficie liscia meno.
Cmq, tieni presente che la tua tensione nominale è zero, e tutta la DdP che
applichi in pratica finisce in assorbimento (caduta ohmica). Non devi certo
applicare tre volt (resistenza di cella permettendo). Un buon elettrolita di
supporto ti aiuta in questo senso, rendendo la cella più conduttiva e meno
polarizzabile.
> e se il barattolo è a testa in giù, si
> accumulano al suo interno ! mannaggia, ma come si deve fare coi
> depositi e con le bolle ?
NON si devono formare. Anzi, se vedi un deposito, catodico, quasi
sicuramente è dovuto alla scarica dell'acqua.
2 H2O + 2 e- --->> H2 gas + 2 OH-
il pH localmente si alcalinizza, per cui precipita idrossido di rame
bluverde, gelatinoso, che in breve disidrata diventando arancio-marrone
(ossidulo di rame) o nerastro (CuO).
Deve restare tutto perfettamente azzurro, limpido, ed il deposito rosso
rosato.
Meno vedi meglio è. Se il deposito appare scuro ugualmente allora si sta
depositando polveroso, e attaccherà una schifezza (lo stacchi sfregando con
la carta).
Non so se il rame leghi bene col ferro direttamente .... temo che leghi
molto male. Potrebbe essere necessario qualche strato intermedio, tipo
nichel nuovamente. Ma devi vedere tu il grado di usura meccanica e il tempo
che deve durare.
> Comunque, supponiamo di aver risolto in qualche modo il problema.
>
> Aspetto fino a quando, guardando, vedo la superficie interna del
> barattolo ben ramata
te lo auguro, cmq armati di santa pazienza
> (non serve un grande spessore),
si ma come lo "stimi" ?
> poi aspetto
> ancora un po', diciamo 1/2 del tempo che ha impiegato per ramarsi, e
> quindi stacco il tutto.
>
> Che ne dici ?
>
> Per favofre, mi dici cosa succede allo zolfo ?
niente, manco qualora sbagli la corrente.
Il deposito arancio-marroncino è ossidulo di rame che precipita per
l'alcalinizzarsi del catodo (anche per questo suggerivo un pochino di acido
solforico diluito)
ciao, hook
CCCP++Mario
Svante
<gigiot...@libero.it> wrote:
>> Pulisco a fondo l'interno del barattolo, magari con cartavetra
>> extrafine.
>
>fina davvero, si : l'adesione elettrochimica non è come quella degli adesivi
>o delle malte, a meccanismo fisico, per cui più è rugoso e poroso meglio è :
>anzi ! Più ci sono scabrosità più è disomogeneo il campo elettrico, indi la
>densità di corrente catodica, indi spessori diversi del deposito metallico.
>Per l'adesione, oltre ad accontentarsi di basse densità di corrente, si può
>solo scegliere la via della deposizione multistrato (ad esempio se vuoi
>dorare l'acciaio, dato che l'oro sul ferro non attacca un accidente, si
>ricorre ad almeno due strati intermedi, non ricordo bene, tipo Fe-Cr-Ni-Au,
>ma è solo un esempio citato un po' alla cazzo)
>
Cu su Fe dovrebbe andare bene, infatti la sequenza per la doratura del
ferro è Fe-Cu-Au. Però qui si dovrebbe avere a che fare con un acciaio
e allora non so.
Consiglio di sgrassare il contenitore che deve essere ramato, magari
con una soluzione calda di carbonato di sodio e poi di non toccarlo
con le mani, altrimenti tanto vale.
Ciao.
Uncino
ho letto con attenzione i vostri consigli e mi accingo a provare.
Per lo spessore dello strato, me ne importa poco perchè è DAVVERO
pressocè ininfluente. Qualsiasi spessore fra qualche micron e qualche
metro è accettabile. Inoltre il rame non dovrà essere sottoposto ad
alcuno stress fisico.
Per la corrente da dare, penso che procederò così: partirò da 0 V, e
poi inizierò a salire fino a quando non vedrò che la corrente inizia a
scorrere; a quel punto darò un po' di tensione in più, fino magari ad
ottenere un 20 - 25% di corrente aggiuntiva, e quindi tenterò di
stabilizzare la corrente manualmente (purtroppo non ho un alimentatore
a corrente costante).
Se qualcosa andrà storto... butterò via il tutto e riproverò, tanto i
composti chimici in questione costano poco ed i barattoli da caffè
costano zero :)
Vi farò sapere come è andata :)
Ciao a tutti, Uncino
kl31n
> Per lo spessore dello strato, me ne importa poco perchè è DAVVERO
> pressocè ininfluente. Qualsiasi spessore fra qualche micron e qualche
> metro è accettabile.
Vediamo se indovino. Stai costruendo un'antenna per un collegamento WiFi. Se
così fosse non vedo né il motivo di usare il bossolo del caffé né quello di
ramarlo. Per prima cosa tali bossoli sono raramente dei cilindri perfetti,
presentando zigrinature o "bassorilevi" di vario genere, e quand'anche
ramati rimarrebbero comunque zone non ricoperte: queste due cose tendono a
piegare i campi in modo non controllato e dunque ad abbassare il guadagno di
antenna rendendo il vantaggio di una soluzione del genere discutibile. In
secondo luogo resta da dimostrare che la conducibilità della lega del
bossolo è di almeno 3 ordini di grandezza inferiore del rame perché ci sia
qualche vantaggio nel ramarla.
Perché non usi direttamente un tubo di rame per grondaie? Addirittura un
tubo delle Pringles funzionerebbe meglio di quello del caffé, sarebbe già
bello pronto, chiuso e semplice da lavorare.
kl31n
Soviet_Mario
Svante <gott...@tiscali.it> wrote in message
40b556c4...@news.tiscali.it...
> On Wed, 26 May 2004 21:17:41 GMT, "Soviet_Mario"
> <gigiot...@libero.it> wrote:
>
>
> >> Pulisco a fondo l'interno del barattolo, magari con cartavetra
> >> extrafine.
> >
> >fina davvero, si : l'adesione elettrochimica non è come quella degli
adesivi
> >o delle malte, a meccanismo fisico, per cui più è rugoso e poroso meglio
è :
> >anzi ! Più ci sono scabrosità più è disomogeneo il campo elettrico, indi
la
> >densità di corrente catodica, indi spessori diversi del deposito
metallico.
> >Per l'adesione, oltre ad accontentarsi di basse densità di corrente, si
può
> >solo scegliere la via della deposizione multistrato (ad esempio se vuoi
> >dorare l'acciaio, dato che l'oro sul ferro non attacca un accidente, si
> >ricorre ad almeno due strati intermedi, non ricordo bene, tipo
Fe-Cr-Ni-Au,
> >ma è solo un esempio citato un po' alla cazzo)
> >
>
> Cu su Fe dovrebbe andare bene, infatti la sequenza per la doratura del
> ferro è Fe-Cu-Au.
toh ! non me l'aspettavo proprio.
meglio per lui cmq.
> Però qui si dovrebbe avere a che fare con un acciaio
> e allora non so.
mah, non credo che cambi molto, e certo non in peggio.
Piuttosto, come si è visto, meglio tagliare un dilindro da un tubo di
grondaia forse.
ciao
CCCP++Mario
Uncino
è esatta l'applicazione (antenna per WiFi), ma non sto usando
barattoli di caffè. Quelli che uso sono di fruttosio, e sono
perfettamente lisci, fondo compreso.
Quanto alla necessità di ramarli, mi riferisco alla risposta di kl31n,
non so dove tu abbia preso il riferimento ai 3 ordini di grandezza
riferiti alla conducibilità, ma non credo di essere d'accordo; un
fattore 1000 mi sembra davvero molto ed equivarrebbe a dire che si può
tranquillamente costruire una guida nel materiale che si usa per
rivestire le pareti delle camere anecoiche. O quasi.
Il trasferimento di energia all'interno di una guida si ha per
riflessioni successive, e l'energia persa ad ogni riflessione dipende
appunto dalla conducibilità del materiale.
Nei sistemi professionali le guide, quando non in rame, sono per
l'appunto ramate all'interno.
E' evidente che nessuno si aspetta un grande guadagno dalla ramatura,
ma il bello di un hobby è che puoi cercare di fare le cose nel modo
migliore possibile, curandoti poco o nulla dei costi di manodopera
(tanto sei tu che lavori :) ).
Le ragioni per cui non si usano i tubi in lega di rame per grondaie
sono fondamentalmente due:
1) tutti hanno in casa i barattoli
2) il barattolo ha già il fondo, che invece occorrerebbe costruire, e
saldare, al tubo di grondaia, operazione non banale se non si possiede
un saldatore ad argentana
L'ho fatta lunga.
Ciao a tutti, Uncino
Jonathan
> po' più piccolo dell'interno del barattolo e ve lo ancoro.
> Collego ad un alimentatore a tensione variabile il sistema, con in
> serie un tester. Il positivo all'elettrodo, il negativo al barattolo.
> Immergo il tutto nella soluzione.
Ma il flusso di elettroni non va dal + al - dell'alimentatore? In questo
caso collegherei il + al catodo (barattolo) ed il - all'anodo (reticella in
rame).
Jonathan
kl31n
> Quanto alla necessità di ramarli, mi riferisco alla risposta di kl31n,
> non so dove tu abbia preso il riferimento ai 3 ordini di grandezza
> riferiti alla conducibilità, ma non credo di essere d'accordo; un
> fattore 1000 mi sembra davvero molto ed equivarrebbe a dire che si può
> tranquillamente costruire una guida nel materiale che si usa per
> rivestire le pareti delle camere anecoiche. O quasi.
> Il trasferimento di energia all'interno di una guida si ha per
> riflessioni successive, e l'energia persa ad ogni riflessione dipende
> appunto dalla conducibilità del materiale.
Sono d'accordo con quanto affermi, ma non stai costruendo una guida o una
cavità risonante bensì un elemento radiante.
Precedentemente ho risposto di fretta considerando solamente la riflessione
e il fatto che la penetrazione dell'onda nel materiale non è tale da
attraversare il barattolo in entrambi i casi(le profondità di penetrazione
sono ridottissime, dell'ordine degli angstom per il rame e dell'ordine dei
nanometri per il ferro), garantendo quindi un guadango semplicemente
geometrico. Quello in cui credo di aver peccato invece è che ho trattato la
cosa a parità di geometrie(mea culpa). Mi permetto di approfondire ora.
Il problema è che tu devi far propagare solo un modo.
I protocolli 802.11b/g usano una frequenza portante di 2,4GHz. Una guida
cilindrica ha come modo fondamentale un TE11 con frequenza di taglio pari a
0.293/(a*sqrt(e*u)) dove con e ho indicato la permettività e con u la
permeabilità e a rappresenta il raggio della sezione del cilindro.
Utilizzando rame con uno spessore maggiore della profondità di penetrazione,
per cui er è circa 1 e ur ugualmente è vicino all'unità, si ottiene che la
frequenza di taglio è 0.293*c/a. Questo significa che il raggio della
sezione del cilindro deve essere di almeno 37mm. Il modo successivo, il
TM01, ha frequenza di taglio 0.383*c/a, dunque il barattolo deve avere un
raggio minore di 47mm.
Nel caso in cui si utilizzi la lega senza ramare per la quale ipotizzo er=1
e ur=800(nel peggiore dei casi). la frequenza di taglio è 0.293*v/a. Quindi
a deve essere almeno 1,30mm e non superiore a 1.69mm.
Questo è il reale motivo per cui devi ramare, altrimenti si propaga di tutto
nel barattolo.
Saluti,
kl31n
andre...@nospam-inwind.it
negativo, ma in raltà i portatori di carica, gli elettroni fanno il
percorso inverso. Infatti sono cariche negative in un campo elettrico e
si muovono con direzione opposta alle linee di campo, che partono
convenzionalmente da una carica positiva e si chiudono su una carica
negativa. Tutto ciò vale nei conduttori di prima specie.
Uncino
molto interessante la parte relativa alle profondità di penetrazione.
In effetti mi ero spesso chiesto a quanto ammontasse ma non avevo mai
trovato documentazione in merito.
Mi fa davvero piacere trovare qualcuno che unisca competenze di più di
una disciplina scientifica.
Interessante la tua analisi inerente la propagazione dei modi TM e TE
in un barattolo non ramato. Probabilmente gli apparenti casini di
"instabilità" della polarizzazione dei barattoli cilindrici dipendono
proprio dal miscelarsi dei vari modi, visto che il TM tende a venir
attenuato, ma non tagliato.
Ciao, Uncino