Поиск в базе сайта:
Удк 543. 253 Изучение электрохимического поведения бинарной системЫ медь – кадмий icon

Удк 543. 253 Изучение электрохимического поведения бинарной системЫ медь – кадмий




Скачать 54.77 Kb.
НазваниеУдк 543. 253 Изучение электрохимического поведения бинарной системЫ медь – кадмий
Дата конвертации24.08.2014
Вес54.77 Kb.
КатегорияТексты

УДК 543.253

Изучение электрохимического поведения бинарной системЫ мЕДЬ – КАДМИЙ

Кириенко И.П.

Кафедра аналитической химии КемГУ

anchem@kemsu.ru

В результате электроосаждения нескольких металлов из разбавленных растворов на поверхности твердого электрода могут выделяться электрохимические концентраты в виде соединений различного типа. Образование таких концентратов и взаимодействие их компонентов может приводить к искажению вида вольтамперных кривых растворения, изменению градуировочных характеристик и служить источником систематической погрешности определения этих металлов методом инверсионной вольтамперометрии [1,2]. С другой стороны, на основании результатов полученных методами электроаналитической химии, можно сделать важные выводы о механизмах совместной электрокристаллизации компонентов бинарных систем. Целью данной работы являлось изучение особенностей электрохимического поведения бинарной системы меди и кадмия с использованием графитового электрода методом инверсионной вольтамперометрии.

Эксперимент проводили на полярографе ПУ-1 в трехэлектродном режиме. В качестве индикаторного электрода выступал графитовый электрод. Вспомогательным служил стержневой стеклоуглеродный электрод. Процесс электролиза проводился при потенциале предельного тока диффузии компонентов в течение 180 секунд, а электрохимическое растворение металлов с поверхности индикаторного электрода и регистрация вольтамперограмм - при линейно меняющемся потенциале относительно хлорсеребряного электрода, который помещался в отдельную ячейку.

Электроосаждение бинарных осадков на поверхность графитового электрода проводилось следующим способом: сначала в электролизер вводилась добавка раствора первого компонента, производилось его накопление при заданном потенциале и снятие вольтамперограммы. Затем вводился второй компонент, и после электроосаждения регистрировалась вольтамперная кривая изучаемой бинарной системы.

^ Исследование взаимного влияния компонентов бинарной системы Cu-Cd. Предварительное осаждение ионов кадмия. При введении ионов меди в раствор, содержащий ионы кадмия наблюдается усложнение вида вольтамперных кривых по сравнению с видом для индивидуальных компонентов (рис. 1). В частности, помимо образования пиков окисления кадмия и меди (потенциалы которых –0,56 В и +0,06 В, +0,45 В соответственно) наблюдается образование трех дополнительных пиков при потенциалах –0,37 В; –0,33 В; –0,14 В (рис. 1).


Рис. 1. Вид вольтамперной кривой растворения кадмия и бинарной системы Сu-Cd на фоне 0,1 М HCl.
Присутствие кадмия, в варианте предварительного осаждения, изменяет параметры зависимости тока пика меди от концентрации ионов меди в растворе. Происходит значительное увеличение наклона прямой, т.е. в лучшую сторону изменяется чувствительность инверсионно-вольтамперометрического определения меди в данных условиях. При этом изменение концентрации ионов кадмия не приводит к изменению параметров зависимости величины тока пика меди от концентрации меди.

Результатом совместного электросаждения меди и кадмия также является смещение более электроположительного пика меди в область более высоких концентраций меди и более положительных потенциалов. По-видимому, это связано с изменением состояния поверхности электрода и состава приэлектродного слоя. Также необходимо отметить, что величина фазового пика кадмия уменьшается при увеличении концентрации ионов меди вплоть до нуля, и пик кадмия не наблюдается при соотношении концентраций С(Сd2+):С(Cu2+)=1:1.

Уменьшение фазового пика кадмия сопровождается изменением величины промежуточных дополнительных пиков I и II (рис. 2).



Рис. 2. Зависимость величины дополнительных пиков I и II от концентрации ионов меди в присутствии ионов кадмия (С(Cd2+)= 4·10 -5 М).

Необходимо отметить, что пик I имеет максимальное значение в области концентраций когда на вольтамперных кривых наблюдается фазовый пик кадмия, а пик II наоборот достигает своей максимальной величины, тогда, когда фазовый пик кадмия не наблюдается, то есть при концентрациях меди С(Cu2+) > 4·10-5 М.

^ Предварительное осаждение ионов меди. При введении ионов кадмия в раствор, содержащий ионы меди, как и в предыдущем случае на вольтамперограммах происходит образование трех дополнительных пиков (рис. 1).


Рис. 3. Зависимость величины анодного пика кадмия от концентрации ионов кадмия в растворе 0,1 М HCl, содержащем ионы меди: С(Cu2+)=1· 10 -5 М (1) и С(Cu2+)=2·10 -5 М (2).

Предварительное введение ионов меди изменяет параметры зависимости величины пика кадмия от концентрации ионов кадмия (рис.3). Зависимости в значительной степени отклоняются от прямолинейных, т.е. пик окисления кадмия в данных условиях удается зафиксировать только при более высоких концентрациях ионов кадмия. Причем, увеличение количества меди на поверхности электрода приводит к аналогичному увеличению предельной концентрации кадмия, при которой начинается появление пика кадмия (рис. 3).

Совместное осаждение меди и кадмия в данном варианте приводит к увеличению фазового пика меди до концентрации С(Cu2+) = 4·10-5 М, затем величина тока меди практически не изменяется. В данном варианте электроосаждения, величина дополнительных пиков с изменением концентрации ионов кадмия изменяется по зависимостям представленным на рис. 4.


Рис. 4. Зависимость величины дополнительных пиков I и II от концентрации ионов кадмия в присутствии ионов меди (Cu2+)= 2·10 -6 М).

Из рисунка видно, что по сравнению с вариантом предварительного введения кадмия, ток пика I не уменьшается после выхода на постоянное значение (рис. 4).

Согласно фазовой диаграмме в данной системе образуются интерметаллические соединения состава Cu2Cd, Cu4Cd3, Cu5Cd8, CuCd3 [3]. По-видимому, совместное осаждение меди и кадмия на поверхность графитового электрода приводит к образованию трех интерметаллических соединений.

Таким образом, появление промежуточных дополнительных пиков в бинарной системе кадмий–медь можно объяснить селективным растворением кадмия из интерметаллических соединений с медью. Анализируя зависимости токов дополнительных пиков от концентрации ионов кадмия и меди можно предположить, что в зависимости от соотношения компонентов на поверхности электрода образование интерметаллических соединений происходит с различными скоростями.

Литература

1. Брайнина, Х. З. Твердофазные реакции в электроаналитической химии / Х. З. Брайнина. – М.: Химия, 1982. – 264 с., ил.; 22 см. – Библиогр.: с. 249–264. – 3300 экз.

2. Иванова Н. В. Электроосаждение и электроокисление бинарных осадков платины с медью, ртутью, свинцом и кадмием.: дис… канд. хим. наук : 20.01.02 / Иванова Наталья Владимировна. – Кемерово, 2002. – 126 с. – Библиогр.: с. 115 – 126.

3. Хансен, М. Структуры двойных сплавов: в 2 т. / М. Хансен, К. Андерко; под ред. И. И. Новикова, И. Л. Рогельберга.– М.: Металлургиздат, 1962.– 2 т.; 22 см. – Библиогр. в конце глав. – 4500 экз.

Научный руководитель – к.х.н., доцент Иванова Н.В.

Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией