Galvanoplastik

Mit zuckenden Froschschenkeln begann es, unser Stromzeitalter. Kaum hatte der italienische Anatom Luigi Galvani 1780 dieses Phänomen – und damit die Galvanische Zelle – zufällig entdeckt, folgten die ersten Anwendungen: Alessandro Volta baute 1800 darauf aufbauend mit der Voltaschen Säule die erste Batterie. Damit führten der englische Chemiker William Nicholson und der deutsche Johann Wilhelm Ritter im gleichen Jahr die ersten Elektrolysen durch (Trennung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff) und fünf Jahre später benutzte sie Luigi Brugnatelli für die erste Galvanisierung.

1837 erfand dann Moritz Hermann von Jacobi die Galvanoplastik und damit eine Möglichkeit zur Massenproduktion von Büsten und Plastiken. Galvanoplastiken werden nicht gegossen, sondern durch Metallablagerungen per Elektrolyse langsam aufgebaut. Wegen der daraus resultierenden geringen Wandstärken sind sie viel günstiger zu produzieren, vergleichsweise leicht, aber dennoch stabil. Außerdem lassen sich so extrem detaillierte Repliken anfertigen – weshalb diese Technik auch heute noch für die Arbeit von Archäologen und Museen unverzichtbar ist (siehe Video).

Hier ein Arbeitsheft der Landesämter für Denkmalpflege (PDF) mit umfassenden Informationen (175 Seiten!) zum Thema Galvanoplastik.

Galvanisieren

Eine Form der Elektrolyse, 1780 von Luigi Galvani erfunden. Es gibt für knapp 16€ Galvano-Sets im Handel, das lässt sich aber auch improvisieren. Einfachstes Beispiel: Einen Zinknagel in Kupfersulfat (gibt's bei eBay, Conrad oder in der Apotheke, 250 ml ca. 7,50€) legen und warten. Etwas aufwendiger: Eine 5 Cent Münze mit dem Pluspol einer Stromquelle (= Anode), ein anderes Stück Metall mit dem Minuspol (= Kathode) verbinden. Es reichen 3-12 Volt, also zum Beispiel auch eine 9V-Batterie. Oder ein altes Handynetzteil. Wer mal sehen möchte, was man alles anzapfen kann, um 'ne zünftige Elektrolyse zu starten, besucht (auf eigene Gefahr) diese Homepage (englisch)...

So geht es weiter: Glas-/Plastikbehälter mit Kupfersulfat füllen. Es ist das Elektrolyt, in dem die abzuscheidenden Metall–Partikel gelöst sind. Münze und zu beschichtender Gegenstand in die Wanne legen. Sie dürfen sich unter keinen Umständen berühren, sonst gibt es einen Kurzschluss. Strom einschalten. Nach einiger Zeit erhält der Gegenstand eine Kupferschicht. Eine andere Variante ist das Tampon–Galvanisieren: Hier wird das Elektrolyt mit einem Schwämmchen (Tampon) an das zu behandelnde Teil gebracht. Weitere Infos dazu gibt es auf dieser Seite.

Was geht da vor sich? Bei der Galvanik wird Strom durch ein elektrolytisches Bad geschickt. An der Anode (+) befindet sich das Metall, das aufgebracht werden soll (z. B. Kupfer oder Nickel), an der Kathode (-)  der zu beschichtende Gegenstand. Der elektrische Strom löst Metallionen von der Verbrauchselektrode und lagert sie durch Reduktion auf der Ware ab. So wird der zu veredelnde Gegenstand gleichmäßig mit Kupfer oder einem anderen Metall beschichtet. Je länger sich der Gegenstand im Bad befindet und je höher der elektrische Strom ist, desto stärker wird die Metallschicht. Siehe dazu auch der Eintrag zum Thema Galvanoplastik.

Mit Silberleitlack (auch Leitsilber genannt, ca. 5-8€) kann man beliebige Gegenstände elektrisch leitend machen. Ich werde bei Gelegenheit mal testen, welche Mittelchen eventuell auch funktionieren (Lotpaste? "Magnetische" Wandfarbe? Graphitpulver + Kleber?) In der alten Zunft (ca. 1838) der Galvanoplastik ging’s ja auch - ein Modell aus Wachs + Graphitpulver + Elektrolyse = Reiterdenkmal, um es mal kurz zu machen... Tiefschürfendere Infos gibt's u.a. beim Westfalia Versand. Wie man mit ein wenig Bastelei Glasperlen verkupfert, wird auf dieser Seite hervorragend beschrieben.

Update: Ein TOP-Video, der die Vorgänge bestens veranschaulicht!

Elektrolumineszenz

Unsere hochverehrte Jeri Ellsworth (C64 DTV) zeigt hier recht anschaulich, wie man einen "EL Wire" herstellt. Elektrolumineszenz hab ich auch in diesem Posting (und in diesem) mal erwähnt, dass das aber SO einfach herzustellen ist, hätte ich nicht gedacht. Wenn ich es richtig verstanden habe, braucht man nur etwas Kupferlackdraht, normalen Draht und Phosphor. Letzteres dürfte das Problem sein - zumindest weißer Phosphor ist hochgiftig (50mg töten einen Menschen innerhalb von 5- 10 Tagen). Roter ist weniger gefährlich, wird aber auch nur an Forschungseinrichtungen etc. geliefert (z.B. von Omikron, danke Axel!). Jeri kaufte übrigens  hier ein.

Als echter ZEUKster will man nun natürlich wissen, was Phosphor überhaupt ist und wie man ihn evnt. selbst produziert. Auch Phosphor ist keine moderne Errungenschaft, sondern wurde bereits 1669 von dem Hamburger Apotheker Hennig Brand entdeckt. Der war nebenbei als Alchemist unterwegs und in dieser Funktion auf der Suche nach dem „Stein der Weisen“. Eigentlich sollen so unedle Metallen in edle verwandelt werden. Doch Brand war der Meinung, dass schon im Urin Gold enthalten sei und dampfte daher tausende (!) Liter ein. Die Rückstände reduzierte* er anschließend unter Luftabschluss mit Kohle ( und erzeugte so (unwissentlich) aus dem Phosphat des Urins weißen Phosphor. Dieser ist chemolumineszent (NICHT phosphoreszent**) - leuchtet also im Dunkeln. Brand hatte kein Gold erzeugt, sondern das erste Knicklicht! In diesem Forum will jemand dieses Verfahren nachstellen - inkl. einiger interessanter Tipps: "Nimm Knochenmehl (als Düngemittel im Pflanzenfachhandel erhältlich) und calcinier das (glühen bis der Kolben platzt) mit Holzkohle. Resultat ebenfalls weisser Phosphor".

* Redoxreaktion: Ein Reduktionsmittel gibt Elektronen ab, reduziert dadurch andere Stoffe (und wird selbst dabei oxidiert). In diesem Falle heißt das: Die Urin-Rückstände (UR) nehmen Elektronen der Kohle auf = UR werden reduziert = UR sind das Oxidationsmittel der Kohle. Die Kohle gibt Elektronen ab = sie wird oxidiert = Kohle ist das Reduktionsmittel für die UR.
Ein Oxidationsmittel wird reduziert, nicht oxidiert? Und reduzieren bedeutet, dass ein Stoff Elektronen aufnimmt, statt abgibt? Kein Wunder, dass Schule keinen Spaß macht...

** Phosphoreszenz ist zwar nach dem Element Phosphor (griechisch "lichttragend") benannt. Die Ursache des Leuchtens von Phosphor ist allerdings die chemische Reaktion mit Sauerstoff, weshalb man von Chemolumineszenz spricht. Phosphoreszenz basiert hingegen auf einem physikalischen Effekt. Phosphoreszierende Materialien können jedoch auch aus Phosphor hergestellt werden.