ОПРЕДЕЛЕНИ ПОРЯДКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ В ХЛОРИДНОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ НИКЕЛИРОВАНИЯ В ПРИСУТСТВИИ БЛЕСКООБРАЗУЮЩЕЙ ДОБАВКИ 1,4-БУТИНДИОЛ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 423.327.7

Балакай В.И.

докт. техн. наук, проф., декан технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

Ковалева А.О.

магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

Мудрый Я.А.

магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

ОПРЕДЕЛЕНИ ПОРЯДКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ В ХЛОРИДНОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ НИКЕЛИРОВАНИЯ В ПРИСУТСТВИИ БЛЕСКООБРАЗУЮЩЕЙ ДОБАВКИ 1,4-БУТИНДИОЛ

В работе определен порядок электрохимической реакции в хлоридном электролите никелирования. Показано, что при электролизе протекает не одна реакция, а возможно выделение водорода и участие в процессе электроосаждения коллоидных соединений никеля и их восстановление.

Ключевые слова: электролиз, никелирование, электролит, порядок реакции,

реакц

В работе [1] при измерении оптического поглощения 10-5 М раствора, содержащего ионы М2+, под действием импульса электронов было установлено

образование ионов одновалентного никеля по реакции №2+ + е ^ N1+. Поэтому необходимо определить по какому механизму протекает восстановление катионов никеля №2+ в хлоридном электролите никелирования, т.е. порядок реакции.

Порядок катодной реакции по данному веществу определяли, исследуя зависимость плотности тока стадии разряда - ионизации от концентрации вещества при постоянных концентрациях остальных веществ.

Для определения порядка реакции по никелю изменяли концентрацию хлорида никеля шестиводного. Для поддержания ионной силы раствора в электролит вводили хлорид натрия соответствующей концентрации. Регистрация тока проводилась после установления его постоянного значения. Порядок реакции определяли согласно [1].

Учитывая, что в электролите никелирования наибольшее влияние на механизм электроосаждения оказывают коллоидные соединения никеля, например, гидроксиды, основные соли никеля, сульфиды и другие, порядок реакции определяли по никелю.

Для изучения порядков электрохимических реакций следует выбирать такой электролит, в котором отсутствует или имеет очень малое значение параллельная реакция восстановления на катоде водорода.

В данной работе этим условиям соответствует электролит никелирования, имеющий состав, г/л: хлорид никеля шестиводный 250, борная кислота 35, сахарин 1,5, 1,4-бутиндиол (БД) 0,5 мл/л.

Теоретическое обоснование возможности образования ионов низшей валентности при протекании электродных реакций многовалентных ионов было показано в [1], и невозможность переноса в одном элементарном акте нескольких электронов. Образующиеся в результате стадийного разряда ионы низшей валентности обладают высокой реакционной способностью (поэтому неустойчивы) и склонностью к окислению [1]. Согласно [1], субионы никеля могут окисляться за счет реакций: 2№+ ^ №2++N1 и N1+ + Н2О ^ М2+ + ОН-+Н. Общеизвестно, что ионы М2+ участвуют в следующем химическом равновесии: №2+ + ОН- ^ МОН+. Величина константы устойчивости МОН+, определенная в [2], равна 105,0. Следовательно, равновесие реакции сильно сдвинуто в сторону образования №ОН+. Учитывая это, уравнение выделения водорода преобразуем в следующее: N1+ + Н2О ^ МОН+ + Н.

На основании вышеизложенного предлагается следующая схема механизма выделения водорода в области потенциалов резкого увеличения _]н: М2+ + е ^ №+.

Согласно этому механизму выделения водорода, молекулы воды восстанавливаются на катоде не непосредственно электронами, как предусмотрено реакцией Н2О + е ^ Н + ОН-, а ионами одновалентного никеля. Исходя из предложенного механизма выделения водорода, следует, что восстановление молекул воды может происходить как в щелочной, так и в кислой средах.

На основании зависимостей предельных плотностей тока от концентрации хлорида никеля как основного компонента и рН электролита 1,0 (рис. 1, 2) снятых при температуре 20 и 60 оС построена зависимость >.д-1в Смсь (рис. 3).

Рис. 1. Зависимость ^д. от концентрации хлорида никеля в электролите состава, г/л: хлорид никеля шестиводный х; борная кислота 35; сахарин 1,5; БД 0,5 мл/л при рН 1,0 и

температуре 20 °С.

На основании полученных данных рассчитаны порядок реакции при рН 1,0 температуре 20 оС - р1 = 0,7 и температуре 60 оС - р2 = 0,8. На основании полученных данных рассчитаны порядок реакции при рН 5,0 температуре 20 оС - р1 = 0,7 и температуре 60 оС - р2 = 0,6.

Таким образом, определённый экспериментально порядок реакции по никелю показывает, что при электролизе протекает не одна реакция, а возможно выделение водорода и участие в процессе электроосаждения коллоидных соединений никеля и их восстановление. Не исключено, что до восстановления происходит распад коллоидной частицы в прикатодном слое.

.)п.д.,

Рис. 2. Зависимость ]п.д. от концентрации хлорида никеля в электролите состава, г/л: хлорид никеля шестиводный х, борная кислота 35; сахарин 1,5; БД 0,5 мл/л при рН 1,0 и

температуре 60 °С.

Рис. 3. Зависимость логарифма плотности тока от логарифма концентрации хлорида никеля в электролите состава, г/л: хлорид никеля шестиводный х; борная кислота 35; сахарин 1,5; БД 0,5 мл/л при рН 1,0 и температуре, оС: 1 - 20; 2 - 60.

Список литературы:

1. Белинская А.С., Галинкер В.С., Быкова М.И., Кудра О.К. Исследование влияния добавки хлористого аммония на процесс электроосаждения никеля из пирофосфатного электролита // Изв. высш. учеб. заведен. Химия и хим. технология. -1971. - Т. 14, № 9. - С. 1439 - 1441.

2. Левинзон А.М. Электролитическое осаждение металлов подгруппы железа. Библиотека гальванотехника. - Л.: Машиностроение, 1983. - 96 с.