CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДША ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМ.С.М.КИРОВА
Том 257 1973
ВЛИЯНИЕ АДСОРБЦИИ ß -НАФТОЛА НА АМАЛЪГАМНО-ПОЛЯ-РОГРАФИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ КАДЩЯ
В*Е. Городовых, Т.В. Гомза, С.А. Акулова (Представлена научным семинаром кафедры ТНВ и ЭХП)
Необходимость изучения влияния адсорбции поверхностно-активных веществ (п.а.в.) на амальгамно-полярографическое поведение металлов диктуется требованиями практики. Важно выяснить, каким образом изменяются характеристики анодных пиков при внесении п.а.в. в раствор, насколько их присутствие может помешать при определении микропримесей. Поскольку метод амальгамной полярографии с накоплением предполагает предварительное концентрирование определенного металла в объеме ртутного стационарного электрода путем электролиза и последующее электрорастворение полученной амальгамы, то можно предположить, что присутствие п.а.в. в растворе будет сказываться как на первой,так и на второй стадии. Этот вопрос наш уже рассматривался душ обратимых процессов [I] и были предложены критерии влияния адсорбции п.а.в. на отдельные стадии процесса.
Затруднения в доставке вещества к электроду, обусловленные возникновением на его поверхности адсорбированной пленки, вызовут уменьшение константы электролиза, вследствие чего уменьшится концентрация полученной амальгамы. Соответственно уменьшится и высота пика анодного растворения, однако на нее может оказать влияние изменение константы анодного тока, связанное с затрудненным отводом ионов от поверхности электрода в процессе растворения амальгамы.
Целью настоящей работы является экспериментальная проверка вышеизложенных соображений. В качестве объекта исследования выбран кадмий, так как на большинстве фонов он дает обратимые пики. Анод-
ные пики кадмия снимались с помощью регистрирующего полярографа типа 0Н-101 (Венгрия). Фоном служила 0,1 Ы серная кислота с различными добавками $ -нафтола . В работе использовался электролизер со вставными стаканчиками и ртутный пленочный электрод с подложкой из посеребренной платины [2] . Для удаления кислорода из раствора применялся предварительно очищенный азот.
При работе с поверхностно-активными веществами огромное значение приобретает очистка от них воды,лосуды, реактивов» Поскольку $ -нафтол хорошо растворим в этиловом спирте [з] , электрод, конец солевого мостика и стаканчик вначале промывались спиртом, затем многократно тридистшьлированной водой, пропаривались в парах азотной кислоты и промывались концентрированной серной кислотой. Сульфат кадмия марки "х.ч." предварительно прокаливался. -нафтол подвергался двукратной перегонке с водяным паром. При этом получался продукт с температурой плавления 121,5°С (по литературным данным 122°С [4] .
Накопление кадмия в амальгаме (потенциал электролиза - 0,9 в отн.нас.к.э.) и его электрорастворение (потенциал пика - 0,4 в отн. нас.к.э.) происходило в области адсорбции $ -нафтЦола, расположенной на нашем фоне от +0,15в до -1,2 в (отн.нас.к.э.). Концентрация кадмия в амальгаме определялась по площади под пиком методом. взвешивания. По результатам эксперимента рассчитывались величины константы электролиза Кэ по формуле
к - 1
где ^ -площадь под пиком, кулон; Др - поверхность электрода, саг; С0 -концентрация ионов кадмия, г-ион/л ; Т - время электролиза, сек и константа анодного тока
Ка~ 2Г
где % —число электронов, принимающих участие в реакции ;
р - постоянная Фарадея, кулоц/г-ион ; Н -высота пика, см;. 5 -чувствительность прибора, а/см ; в - толщина пленки ртути, см.
Все пики снимались по 4-10 раз и результаты расчетов, приведенные в таблице и на рисунках, представляют собой усредненные величины.
Таблица 1
Изменение характеристик анодного шока кадмия в зависимости от концентрации п.а.в. в растворе.
Концентрация fl -нафтола , доли нас. Кэ а * см г-ион % кулон /.ю7 а Ка а • См г-атом
0,00 3,26 4,80 185,20 2,82
0,02 2,36 3,32 141,31 3,40
0,06 1,29 2,56 100,10 3,74
0,10 0,636 1,60 57,94 4,32
0,20 0,304 0,76 29,78 4,70
0,30 0,060 0,24 3,70 4,93
0,40 0,031 0,16 2,73 5,17
Как видно ив таблицы 1,наяги предположения об изменении
характеристик анодных пиков экспериментально подтверждаются:с ростом концентрации -нафтола уменьшается константа электролиза, площадь под пиком,пропорциональная концентрация амальгамы, и ток анодного растворения»Необходимо оздетнтьучто на представленное здесь изменение константы анодного тока накладывается влияние условий электролиза,так кавХ^г рассчитывалось для различ-ных концентраций кадмия в амальгаме.Чтобы исключить »то воздействие, мы воспользовались следующим приемом.
Пики кадмия снимались при возрастающем времени электролиза на фонах,содержащих различные концентрации fi -нафтола.Пост -роенные по этим данным кривые О - Zu /¿- тг представлены на рис. 1.
Рассекая кривые г прямо!с^. const ,мы получаем аначе -ние времени, , » и т.д.»за которое можно подучить амальгамы равных концентраций при различном содержании -наф-тола в растворе.Перенеся полученные эначения Z на кривые находим соответствующие значения высоты пика,что позволяет нам построить зависимость На от концентрации п.а.в. в растворе
/рис.2/.
Как и в первом случае,константа анодного тока возрастает с ростом концентрации -нафтол а «Смещение кривых
ркул
для различных = const связано,по-видимому, с тем,что адсорбция J3 -нафтола идет во времени.
Таким образом,результаты эксперимента подтвер -ждают наши предположения о влиянии адсорбции п.а.в. как на стадию доставки ионов кадмия-к поверхности элек -тродь / уменьшение Hq , ti ,
/, так и стадию отвода ионов / рост/.
Рис. 1. Изменение площади под пиком и высоты пика кадмия с ростом времени электролиза при различной ко нцентрапии нафтол а в растворе / указана над кривыми в долях насыщения раствора/.
2.0 ЩйОТОМ
IS
{ к S//I
■ 9 > У 6
002 0.04 аоб
Рис.2. Изменение константы анодного тока с ростом концентрации р -нафтола в растворе. Номера кривых совпадают с нумерацией сечений на рис.1.
0.08 ОАО
СсюН7ОН
Литература
1. В. Е. Городовых, Т.В.Гомза, Известия ТЛИ, т. 250, в печати.
2. Л.В.Мищенко, В.А.Трухачева, Р.Ю.Бек. Труды НЦИИ, "Олово", № I, 1967.
3. Справочник химика. Т. 2, 1951, стр. 659.
4. Л.Физер, М.Физер. Органическая химия. М., "Химия", 1970.
