Изучение механизма влияния поверхностноактивных веществ на кинетику разряда ионизации меди Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 234 1974

ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА КИНЕТИКУ РАЗРЯДА ИОНИЗАЦИИ МЕДИ

В. Е. ГОРОДОВЫХ, О. С. СТЕПАНОВА, Н. Г. БРОННИКОВА

(Представлена научно-методическим семинаром ХТФ)

О механизме влияния добавок поверхностно-активных веществ органического происхождения на электродные процессы в опубликованных работах нет единого мнения. Большинство исследователей считает, что влияние органических веществ на электродные процессы во многих случаях связано с их адсорбцией на границе раздела электрод-раствор электролита. По влияние этой пленки адсорбированного органического вещества может быть обусловлено разными причинами [1].

Во-первых, замедленным проникновением ионов сквозь адсорбированную пленку поверхностно-активного вещества к поверхности электрода [2], во-вторых, замедленным процессом разряда-ионизации [3].

Целью дашюй работы является 'изучение 'механизма ¡влияния поверхностно-активных веществ па кинетику разряда-ионизации меди полярографическим методом.

Стромберг А. Г. [3] ¡предлагает ¡использовать полярографический метод для изучения механизма влияния поверхностно-активных веществ (п. а. !в.) па электродные (процессы. ПоБержиостпо-аистишые вещества могут влиять как ¡на -стадию доставки вещества ¡к электроду, так и на стадию ¡разряда-ионизации. (По Стромбергу [3] 'следует, что если ¡п. а. в. влияют на -стадию доставки вещества 'к электроду, то ^предельный ток должен уменьшаться и оставаться постоянным при постоянном заполнении (6). ¡При потенциалах десорбции волшы должны 'скачком достичь начального значения без поверхностно-активных веществ. Потенциалы полуволны должны оставаться 'Постоянными три всех значениях.

Если же п. а. в. влияют на электрохимическую стадию, т. е. на стадию разряда-ионизации, то увеличивается необратимость электродного процесса и меняется форма анодпо-катодной волны. Значение предельного тока не меняется, а потенциалы полуволны сдвигаются. Замедляющее влияние и . а. в. па кинетику разряда-ионизации должно проявляться через уменьшение тока обмена под влиянием п. а. в.

Методика эксперимента

Для изучения влияния п. а. в. па кинетику разряда-ионизации меди был применен метод полярографии с линейно-меняющимся потенциалом. Исследования проводились последовательно с применением трех электродов: ртутного капельного т=2,3 сек, стационарной ртутной капли г = 0,04 см, твердого медного 1 = 3 мм, ¿/ = 0,5 мм. Исследования проводили на полярографе ОН-Ю1 в электролитической ячейке со вставными кварцевыми стаканчиками.

Из исследуемого раствора очищенным азотом тщательно удалялся кислород.

Фоном служил раствор 1ЛШа250,*. Стандартные растворы меди готовились 'из соли Си504 марки «с.и.ч.». 'В качестве и. а. в. были выбраны камфора и н-амиловыи спирт. Выбор указанных п. а. в. определялся тем, что и камфора и п-амиловый спирт относятся к >п. а. в. молекулярного типа и, как следует из литературных да-нных [1—3], оказывают сильное влияние на электродные, процессы. Кроме того, н-амиловый спирт и камфора восстанавливаются на ртутном электроде при очень отрицательных потенциалах и в изученном нами интервале потенциалов (от +0,1 в до —0,9 в) не принимают участия в электродном процессе. Опыты проводились в растворе состава: п- 10~3МСи804; 1ММа2504; х (в доля.ч насыщения) ш. а. в. >при / = 20—22° С. Электродом сравнения служил ртутно-сульфатный электрод.

При работе со стационарным электродом потенциал накопления составлял — 0,9 в.

Время электролиза т = 2 мин.

Полученные результаты и их обсуждение

Изучалась зависимость катодного и анодного токов и потенциалов пиков и полуволн меди от концентрации н-амилового спирта и камфоры в растворе 1М№2504.

Полученные данные представлены в табл. 1 и 2 и рис. 1. Как видно, катодный и анодный ток меди уменьшается с увеличением концентрации

Т а б л и ц а 1

Влияние н-амилового спирта и камфоры на ток и потенциал катодного пика меди на стационарном медном электроде (ССи2^ = 1 ■ 10^4 моль/л)

Добавка Н-С5Н„0П 1\х,ка - ¥п> в Добавка камфоры 1{±ка —¥п- 8

МОЛЬ 'Л МО ль л

72 0,55 70 0,55

2,7-10-2 60 0,55 11,12-Ю-3 65 0,55

5,4-Ю-2 58 0,55 2,24-Ю-3 59 0,55

8,Ы0-2 56 0,55 3,37-Ю-3 48 0,55

10,8-10 "2 52 0,55 4,48-!10-3 40 —

16,2-Ю-2 52 0,55 5,6 -10"3 ;32

24,6- Ю-2 60 0,55

27 -10"2 50 0,55

Таблица 2

Влияние н-амилового спирта и камфоры на ток и потенциал анодного пика меди

на стационарной ртутной капле

(С с 2 -;- = 1 • 10"4 моль/л; г = 2 мин, (рэ^~0,9В)

Добавка н-сГ)нион /, ¡л/га -?п. В Добавка камфоры /, \хка •—уП-

МОЛЬ .1 моль,л

5,2 0,34 1,82 0,34

0,54-10-2 4,48 0,34 1,12-Ю-4 1,65 0,34

1,08-10~2 4,02 0,34 2,24-10"4 1,38 0,34

1,62-аО-2 3,78 0,34 3,36-ю-4 1,32 0,34

2,\6-{10~2 в,30 0,34 4,48-Ю-4 1,32 0,34

2,70-10"2 3,20 0,34 5,6 ■ 10~4 1,32 0,34

3,34-Ю-2 3,20 0,34

3,38-10-2 3,00 0,34

4Г

С, польМ Jjuk*

Рис. 1. Влияние н-амилового спирта и камфоры на предельный ток и потенциал полуволны меди. О — добавка амилового спирта; Д — добавка камфоры

п. а. в. в электролите, а потенциалы пиков и потенциалы полуволн остаются постоянными.

Опытные данные, полученные на ртутном капельном электроде, обрабатывались по уравнению обратимой полярографической волны

b __ 0,059 zF I-i' ~ 2

Из графической зависимости lg —--ср определялся угол наклона пря-

/—i

мои

Ь -

2,3 RT zF

0,059

0,03, при z = 2

Значение углового 'коэффициента «Ь» в уравнении обратимой полярографической волны не меняется для меди в чистом растворе и в присутствии п. а. в., что позволяет сделать вывод о том, что п. а. в. не оказывают влияния на обратимость электродного процесса.

Для установления потенциалов десорбции н-амилового спирта и камфоры были сняты электрокапиллярные кривые на ртути в растворе 1МЫа2504 (рис. 2).

ё

ты2

450

400

350 f

1 2

ш L

to

i г

Рис. 2. Электрокапиллярные кривые 1 — 1М Na2S04;

2—1М Na2S04; 5,6-10"3 М камфоры;

3— 1М Na2S04 и 0,27 М н-амилового спирта

На основании полученных данных и теоретических предпосылок можно сделать предположение, что н-амиловый спирт и камфора при разряде-ионизации меди влияют па стадию доставки пли отвода ионов меди.

ЛИТЕРАТУРА

1. Б. Н. К а б а н о в. Электрохимия металлов и адсорбция. Изд. «Химиям, М , 1966.

2. М. А. Лошкарсв, А. А. Крюкова. Журнал физической химии, 23, 209, 1949.

3. М. А. Л о ш к а р е в, А. А. Крюков а. Журнал физической химии, 23, 221, 1949.

4. М. А. Л о ш к а р е в, А. А. Крюкова. Журнал физической химии, 26, 731, 1952.

5. А. Г. С т р о ы б е р г, Л. С. 3 а г а й п о в а. Журнал физической химии, 31, 1042, 1957.

6. А. Г. С т р о м б ер г. Доклад на Всесоюзной Электрохимической конференции, Днепропетровск, 1Э67.