WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 13 |

«...»

-- [ Страница 4 ] --

Соответственно, при низких плотностях тока количество проходящего электричества незначительное, следовательно, образуется небольшое количество оксида меди (II). Растворение последнего заметно влияет на выход по току продукта.

При высоких плотностях тока наблюдается заметное увеличение количества оксида меди (II) и частичное его химическое растворение практически не сказывается на выходе по току. Незначительное снижение выхода по току при плотностях тока выше 2000 А/м2, повидимому, объясняется протеканием побочной реакции:

Температура раствора практически не влияет на выход по току получаемого продукта. Следует отметить, что в интервале температур – 600С при электролизе образуется осадок голубого цвета, что свидетельствует о формировании основного сульфата меди - CuSО4· Cu(OH)2. Последний уже при 700С быстро переходит в оксид меди (II), имеющий черный цвет. Об этом свидетельствуют результаты химического и рентгенофазового анализа. При температуре раствора выше 700С в ходе электролиза сразу образуется оксид меди (II).

На выход по току образования оксида меди (II) существенно влияет исходная концентрация сульфата натрия. С повышением концентрации сульфата натрия до 70 г/л увеличивается выход по току оксида меди (II), а дальнейшее повышение его концентрации практически не влияет на выход по току. Продолжительность процесса электролиза также не влияет на выход по току оксида меди (II).

Таким образом, впервые показана возможность получения оксида меди (II) под действием промышленного переменного тока, а также установлено, что на процесс формирования оксида меди (II) существенное влияние оказывает плотность тока на титановом электроде.

Новизна электрохимических способов получения оксидов одновалентной и двухвалентной меди защищены авторскими свидетельствами СССР [15,16].

Хлорид меди (І) является сильным восстановителем и широко используется в химической промышленности, в частности, при синтезе органических веществ. Существует ряд химических способов его получения в солянокислом растворе действием различных восстановителей из хлорида меди (ІІ): водородом и свежеобразованным электрохимическим способом. При электролизе постоянным током солянокислых растворов меди (II) при невысоких плотностях тока на электродах происходят следующие процессы: на катоде медь (II) восстанавливается, а анод – медь окисляется до ионов меди (І):

Необходимо отметить, что обычно окисление меди протекает с образованием ионов меди (І) и меди (ІІ). Но особенность поляризации электродов при поляризации электродов переменным промышленным током с частотой 50 Гц в том, что за время катодного и анодного полупериодов успевают протекать только первые стадии электродных реакции. Кроме того при электролизе имеет место химическое растворение медных электродов по реакции диспропорционирования:

и в целом поляризация медных электродов переменным током позволяет синтезировать хлорид меди (I) с выходом по току, превышающим 100%.

С увеличением концентрации соляной кислоты выход по току хлорида меди (I) возрастает, полагаем, что повышается устойчивость хлоридного комплекса меди (I). Рост исходной концентрации меди (II) в растворе приводит к возрастанию выхода по току хлорида меди (I).

Такая зависимость объясняется участием ионов меди (II) в реакции химического растворения медного электрода согласно выражению (2.15) и протеканием первой стадии электрохимической реакции в катодном полупериоде переменного тока.

С повышением плотности тока выход по току хлорида меди (I) резко падает, а с повышением температуры и увеличением поверхности медного электрода закономерно возрастает.

2.1.3. Синтез хлорида меди (І) методом внутреннего электролиза С целью получения чистого хлорида меди (І) мы осуществили внутренний электролиз, сущность способа заключается в том, что в сосуд с солянокислым раствором меди (ІІ) погружают медный и графитовый электроды, которые накоротко соединяют между собой проводником через внешнюю цепь, т.е. составляют гальваническую пару. Для того, чтобы контролировать скорость процесса на электродах, во внешнюю цепь последовательно включают амперметр. Между электродами возникает электродвижущая сила, т.к. на графитовом электроде устанавливается окислительно-восстановительный потенциал системы:

а на медном электроде – окислительно-восстановительный потенциал системы:

Амперметр показывает, что в цепи появляется ток. При этом медь, как металл, имеющий в данной гальванической системе более отрицательный потенциал, окисляется по реакции:

На графитовом электроде (он имеет более положительный потенциал в данной системе) происходит восстановление ионов двухвалентной меди до одновалентного состояния:

Ионы меди (І), образовавшиеся и на медном, и на графитовом электродах, в объеме раствора взаимодействуют с хлорид-ионами с образованием плохорастворимого хлорида меди (І):

Таким образом, при погружении медного и графитового электродов в солянокислый раствор хлорида меди (ІІ), медный электрод растворяется с образованием ионов меди (І), а ионы меди (ІІ) на графитовом электроде восстанавливаются с образованием также ионов меди (І), что установлено впервые. Далее в объеме раствора образуется хлорид меди (І), который выпадает в осадок.

Предложенный способ по сравнению с известными имеет следующие преимущества:

- полученный продукт – хлорид меди (І) является чистым, т.к.

исключается загрязнение ионами натрия и сульфат-ионами, как в случае прототипа, следовательно, нет необходимости проводить дополнительную операцию по очистке.

- процесс образования хлорида меди (І) протекает при комнатной температуре, т.е. улучшаются условия труда, т.к. раствор не испаряется, к тому же нет дополнительного расхода энергии на нагревание раствора;

- в предложенном способе в качестве медного электрода можно использовать отходы в виде лома, стружек;

- в качестве второго электрода используют нерастворимый инертный материал графит, который является достаточно дешевым и доступным, практически не расходуется и может служить долгое Следует отметить, что в том случае, когда медный и графитовый электроды не соединены между собой проводником накоротко через внешнюю цепь, формирование хлорида меди (І) происходит, но скорость протекания процесса меньше, более чем в 5-6 раз. Это свидетельствует о том, что в предлагаемом способе образование хлорида меди (І) протекает за счет внутреннего электролиза, благодаря созданию гальванической пары «медь-графит». Также следует отметить, что при применении вместо плоского медного электрода, кусковых медных электродов с развитой поверхностью, скорость процесса повышается в несколько раз.

Таким образом, впервые разработан упрощенный, принципиально новый способ получения хлорида меди (І), являющегося основным реагентом, использующимся в газовом анализе для поглощения оксида углерода (ІІ), а также применяющийся для очистки ацетилена. Способ защищен инновационным патентом Республики Казахстан /17/.

Впервые установлена возможность электрохимического синтеза хризоколлы при поляризации постоянным током. Сущность процессов, протекающих при электролизе, заключается в следующем: при анодной поляризации медного электрода в растворе кремниевокислого натрия протекают следующие процессы:

медь растворяется с образованием куприионов:

ионы меди (ІІ) взаимодействуют с присутствующими в растворе силикат – ионами (SiO32-) с последующим формированием хризоколлы ярко – голубой окраски:

Синтезированный продукт идентифицирован методами химического анализа, ИК-спектроскопии и дифференциально – термического анализа. На выход по току силиката меди существенное влияние оказывают параметры электролиза. При постепенном повышении плотности тока в интервале 25-100 А/м2 наблюдается увеличение выхода по току от 18,0 до 78,5%, соответственно.

Дальнейшее повышение приводит к снижению ВТ образования хризоколлы. Максимальное значение ВТ – 78,5% достигается при концентрации кремниевокислого натрия, равной 0,5 г/л. Согласно результатам химического анализа, содержание меди в осадке составляет 44,81%, а оксида кремния (IV) - 20,13%, при пересчете их содержания на хризоколлу, состав соединения соответствует формуле – CuSiO3 · 3,6H2О.

На основании проведенных исследований разработан способ получения хризоколлы и новизна его защищена А.С. СССР [18] и инновационным патентом РК [19].

2.2. Электрохимический синтез соединений свинца.

2.2.1. Электросинтез сульфата свинца (II).

Известно, что при поляризации постоянным током свинец в сернокислых растворах покрывается пленкой сульфата, затем оксида свинца (IV) и на поверхности последнего выделяется кислород.

Эксперименты, проведенные под действием переменного тока в растворах серной кислоты с использованием свинца в паре с титановым электродом показали, что происходит растворение свинцового электрода, ионы свинца в приэлектродном пространстве взаимодействуют с SO42- анионами и на дно электролизера выпадает обильный осадок сульфата двухвалентного свинца, на титановом электроде выделяется водород [20,21]. Детальное исследование процесса электролиза показало, что в интервале плотностей тока на Ті – электроде 2-20 кА/м2 выход по току сульфата достигает 15,21%, а в интервале плотностей тока на Pb – электроде 5,0-10 кА/м2- 51,5%.

Полученные результаты можно использовать для синтеза солей свинца, которые находят широкое применение в промышленности, например, для получения различных красок, сиккативов, олиф, в стекольной промышленности. Известна практика получения солей свинца химическими методами, но они трудоемкие и длительные, требуют применения высоких температур. В этой связи, представляют интерес электрохимические способы синтеза солей свинца, к тому же, если процесс вести переменным током и с двумя свинцовыми электродами, способ окажется и рентабельным. Установлено, что в сернокислом растворе при электролизе переменным током с двумя свинцовыми электродами на их поверхности образуется белый порошок, идентифицированный как сульфат двухвалентного свинца.

Формирование сульфата свинца, легко осыпающегося с поверхности электрода, можно объяснить, если рассмотреть возможные процессы при поляризации свинца в сернокислых растворах.

Известно, что при анодной поляризации свинца в водном растворе серной кислоты возможны следующие электродные процессы.

1) Окисление металлического свинца с последующим образованием сульфата двухвалентного свинца:

четырехвалентного состояния с образованием диоксида свинца:

четырехвалентного состояния:

4) Выделение кислорода:

5) Разряд ионов SO42- с образованием надсерной кислоты:

Из нескольких возможных на аноде реакций, в первую очередь, должна протекать та, которой требуется наименьшее анодное перенапряжение и которая имеет более отрицательный потенциал. При поляризации свинца переменным током, анодный полупериод переменного тока быстро сменяется катодным полупериодом, в этой связи, можно полагать, что успевает протекать только реакция 2.24, практически сразу после нее меняется направление тока, свинец становится катодом, на его поверхности происходит выделение водорода с большим перенапряжением. Пузырьки выделяющегося газа уносят кристаллы образовавшегося сульфата свинца и они осыпаются на дно электролизера. Описанные процессы периодически повторяются с изменением направления тока в зависимости от его частоты. Таким образом, становится возможным целенаправленное протекание процесса образования сульфата свинца.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 13 |
 


Похожие работы:

«Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 020400.68 Биология Магистерская программа Биохимия и молекулярная биология Квалификация Магистр Самара 2011 Содержание Стр. Общие положения 1. 3 2. Компетентностно-квалификационная характеристика 5 выпускника магистратуры по направлению 020400.68 Биология, магистерская программа Биохимия 3. Компетенции выпускника ООП магистратуры, формируемые в 7 результате освоения ООП по направлению подготовки...»

«Химия и Химики № 7 (2009)   Законы Паркинсона Сирил Норткот Паркинсон (фрагменты книги) ЗАКОН ПАРКИНСОНА, или Растущая пирамида Работа заполняет время, отпущенное на нее. Это всем известно, что явствует из пословицы: Чем больше времени, тем больше дел. Так, ничем не занятая старая дама может целый день писать и отправлять письмо племяннице в Богнор-Риджис. Час она проищет открытку, час проищет очки, полчаса адрес, час с четвертью будет писать и двадцать минут — решать, нужен ли зонтик, чтобы...»

«О. ПИСАРЖЕВСКИЙ Дмитрий Иванович Менделеев Жизнь и творчество великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева всегда будет предметом пристального изучения исследователей. Наследие, завещанное нам этим гигантом научной мысли и научного дела, поистине неисчерпаемо. Родившись в 1834 году и еще на студенческой скамье (в 1855 году) начав научную работу, Д. И. Менделеев до самой своей смерти (1907) плодотворно и напряженно работал над развитием химической науки и заводского дела в России. Он...»

«Персоны и события Январь 02 января 90 лет со дня рождения Айзека Азимова (1920-1992) Американский писатель-фантаст, биохимик, популяризатор науки. Учился в Колумбийском университете. Преподавал в Бостонском университете. Автор ок. 500 произведений. Писал также научно-популярные книги о проблемах естествознания, истории, техники. 04 января 300 лет со дня рождения Перголези Джованни Баттиста (1710-1736) Итальянский композитор, представитель неаполитанской оперной школы. Учился в одной из...»

«РЕКОМЕНДАЦИИ по проведению муниципального этапа всероссийской олимпиады школьников по химии в 2013/2014 учебном году Тюльков И.А., Архангельская О.В., Лунин В.В. Москва 2013 ОГЛАВЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 3 §1. ХАРАКТЕРИСТИКА СОДЕРЖАНИЯ МУНИЦИПАЛЬНОГО ЭТАПА 4 §2. ОПИСАНИЕ ПОДХОДОВ К РАЗРАБОТКЕ ЗАДАНИЙ РЕГИОНАЛЬНЫМИ ПМК 6 §3. ОПИСАНИЕ СПЕЦИФИКИ ХИМИЧЕСКОЙ ОЛИМПИАДЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОВЕДЕНИЮ МУНИЦИПАЛЬНОГО ЭТАПА ПО ХИМИИ В СУБЪЕКТАХ РФ 9 §4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ, ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ И...»

«Ф.М. КАНАРЁВ kanphil@mail.ru http://kubagro.ru/science/prof.php?kanarev http://Kanarev.innoplaza.net ЯДРА АТОМОВ Анонс. Ядра атомов – основа всего материального. Человечество израсходовало самый большой интеллектуальный и финансовый капитал на их изучение. Получено огромное количество научной информации, позволившей найти, как плодотворное, так и враждебное человеку её применение. Тем не менее, мы ещё далеки от понимания законов Природы, управляющих формированием ядер атомов. Предлагаемая книга...»

«К ТРИДЦАТИЛЕТИЮ СОВЕТСКОЙ ФИЗИКИ ТРИДЦАТЬ ЛЕТ СОВЕТСКОЙ ОПТИКИ Т. П. Кравец 1 ОПТИКА В ДОРЕВОЛЮЦИОННОЙ РОССИИ. Интерес к оптике, практической и научной, отмечается уже на самых ранних стадиях развития русской науки, В Физико-математическом институте Академии Наук ещё недавно можно было видеть огромные вогнутые зеркала, шлифованные руками сподвижника Петра, известного Брюса. Член С.-Петербургской Академии Леонард Эйлер разработал здесь один из первых опытов волновой теории света, а другой её...»

«Обзор красноярских СМИ c 18 июня по 24 июня 2012 года Обзор красноярских СМИ за 18 июня 2012 года Краевые депутаты возьмут под контроль ситуацию в Сибирском федеральном университете Для этих целей Законодательное собрание формирует рабочую группу. Она доработает соглашение с Федеральным агентством по образованию, срок которого истекает в июле, и подготовит отчет по всем проблемным вопросам в вузе. На недавнем заседании комитета парламента депутатам представили доклад о работе СФУ. Выяснилось,...»

«Идентификация микроорганизмов Стандарт в идентификации микроорганизмов Erba Lachema в течение многих лет производит и поставляет диагностическую продукцию для клинических лабораторий. Достигнуты значительные успехи в расширении ассортимента и улучшении качества продукции для биохимической идентификации бактерий. Принцип работы и дизайн наборов МИКРО-ЛА-ТЕСТ® Наборы MIKRO-LA-TEST® - микротитровальные стриппированные 96тилуночные пластинки с 1, 2 или трехрядными вертикальными стрипами для...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.