[Электролиз аммиачного раствора никеля]

Мне не совсем понятно для чего вам расчет выхода по току. Вы, если я правильно вас понял, задались целью полностью очистить раствор от катионов никеля? Так в этом случае вам стоит оперировать степенью извлечения, а она опять-таки 100% не превысит, ибо не возможно извлечь никеля из раствора больше, чем его там содержится.

И вот что меня особенно интересует: а почему вы считаете, что ваш никель из раствора частью осел на катоде, а частью - пропал? Вы добились полного извлечения его из раствора, что-ли? Как определили?

Никуда деться из раствора он не мог, только если не был унесен с брызгами, газовыделением или на электродах, что мало вероятно.

Еще такой момент: 80% - это действительно выход по току или степень извлечения? Я думаю, что вы имели ввиду второе, то есть раствор по вашему мнению чист от катионов никеля, а на катоде осело только 80% от того, что должно было, я правильно понимаю? Если да, то речь - о степени извлечения, а выход по току в таком случае - ни причем.

 

Я определял именно ВЫХОД ПО ТОКУ, т.е. отношение массы осевшего на катоде никеля к теоретической массе, расчитанной исходя из уравнения:

масса=(сила тока*время*массу 1 эквивалента никеля)/96500(постаянная Фарадея).

При начальном объеме раствора 0,2л в реакционном стакане содержалось 0,2*12=2,4г никеля.

При выходе по току 83% на катоде осело примерно 0,3г, таким образом извлечение составило примерно (0,3/2,4)*100=12,5%

[Влияние материала катода на кинетику электролиза]

Выход по току так не определяют, результаты заведомо будут некорректны - и ошибиться проще и расходуются компоненты электролита не только на электрохимический процесс.

На мой взгляд, погружение цинка в кислый раствор сульфата меди явно приведет не только к цементации меди, но и к растворению цинка с выделением водорода. 20-30 секунд - не так уж и мало для заметного изменения концентрации таких разбавленных растворов.

 

Я постараюсь повторить опыты и еще раз все проверить. Но это уже в следующем учебном году. И если после повторных опытов получу те же результаты, то буду считать, что это "определено впервые и в литературных источниках ничего подобного не встречено".

[Электролиз аммиачного раствора никеля]

Догадка: он никуда не девался. Обращает на себя внимание, что результат по изменению массы и по изменению концентрации отличается ровно в 2 раза. Концентрацию никеля в растворе трилоном определяли? Есть в трилонометрии такая непонятная вещь: хотя трилон с ионами металлов реагирует 1:1 и, по идее, для данной реакции нормальная концентрация должна совпадать с молярной, но принято считать, что нормальность растворов трилона - это удвоенная молярность. Может, эта двоечка при пересчетах концентраций из нормальной в молярную не учтена была, или еще в какое заблуждение ввела?

 

Никель действительно определяли трилоном (для приготовления титранта применяли фиксанал). Попробую все еще перепроверить, но сомневаюсь что проблема в этом, так как:

1. Во всех опытах использовался заранее приготовленный раствор сульфата никеля примерно 50 г/л и нужную концентрацию получали путем разбавления (т.е. здесь в два раза ошибится довольно проблематично).

2. После приготовления раствора, перед тем как опустить в него электроды и начать процесс, отбиралась первая проба и определялась начальная концентрация никеля (определенная таким образом концентрация, с небольшой погрешностью (не более 5%) соответствовала заданной). Потом по ходу процесса отбирались пробы и определялись концентрации.

3. При расчетах массы осевшего на катоде никеля исходя из уменьшения концентрации никеля в растворе учитывалось уменьшение объема раствора после отбора каждой пробы.

 

Спасибо sharpneedles за консультации по терминологии: буду теперь использовать термин "условный выход по току".

 

Есть у меня одна слабая надежда определить куда делся никель, я поробую ее проверить, но если "пропавшего" никеля так и не обнаружу, то буду считать, что он улетучился.

 

Эта работа выполняется в рамках дипломной работы. Я научный руководитель этой работы. Но студент у меня толковый и когда никель потерялся, то мы повторили опыт в моем присутствии. Так что в полученных результатах уверен не меньше, чем если бы делал все своими руками.

[Электролиз аммиачного раствора никеля]

Может, всё же от 200 до 600 А не на дм² а на м²?

 

Ток меняли от 0,2 до 0,6 А при площади катода 2*5=10см2=0,1дм2=0,001м2.

0,2/0,001=200

Действительно получается 200 А/м2.

Спасибо, что обратили мое внимание на это, а то я совсем заработался :blink:

[Электролиз аммиачного раствора никеля]

Законы сохранения энергии и массы вам о чем-нибудь говорят? :(

Законы сохранения энергии и массы разговаривают со мною не реже, чем с Вами

[Электролиз аммиачного раствора никеля]

Версия абсолютно не правдоподобна. Тетракарбонил никеля, насколько мне известно, представляет собой комплексное соединение металлического никеля и угарного газа - оксида углерода (II), весьма летучую и бесцветную жидкость. На угольном аноде нет и никогда не будет условий для одновременного образования металлического никеля и угарного газа, тем более - условий для их химического взаимодействия.

 

При разложении воды на угольном аноде выделяется кислород, который может окислять углерод с образованием СО или СО2. Реакция идет особенно бурно в щелочной среде.

По крайней мере этому нас учат при рассморении процесса электролиза водного раствора хлорида натрия в аппарате с угольным анодом и стальным катодом (Химическая технология. Под ред. А.В. Белоцветова. - М.: Просвещение, 1971. - 359с. На стр.140 есть картинка и пояснения)

 

Кстати, никель осажается на катоде, а угарный газ на аноде. Вокруг анода имеются катионы аммиачного комплекса никеля. Так что чисто теоретически такая реакция, на мой взгляд, вполне возможна.

[Электролиз аммиачного раствора никеля]

Перемешивание не проводилось (разве что в момент отбора пробы), брызг электролита не наблюдалось, да и газ выделялся в очень незначительных для конвективного перемешивания количествах.

Так что куда делся никель мне до сих пор не понятно.

 

А почему не может быть выход по току более 100%?

Я посмотрел по справочнику стандартный электродный потенциал реакции получения гидроксиламина из водного раствора аммиака. Потенциал отличается на 0,02 В от потенциала разложения воды на аноде.

Так что если на аноде образуется гидраксиламин, то наряду с электрическим будет происходит химическое осаждение никеля на катод (согласно справочных данных гидроксиламин используется в качестве восстановителя для химического осаждения никеля). В результате экспериментально полученная на катоде масса никеля окажется больше теоретической.

Из этих соображений, ни при каких условиях нельзя получить выход более 200% (ну разве что материал катода будет восстановителем по отношению к осаждаемому металлу, в этом случае выход ничем не ограничивается)

[Электролиз аммиачного раствора никеля]

Сейчас провожу исследование электролиза никеля из аммиачного раствора на медный катод (анод угольный).

Условия эксперимента: 1. начальная концентрация никеля от 4 до 12 г/л, 2. плотность тока от 200 до 600 А/дм2.

2. Продолжительность процесса 2 часа.

Наилучшие результаты получены при начальной концентрации никеля 12 г/л и плотности тока 200 А/дм2.

И вроде бы все ничего, но получаются странные результаты: по уменьшению концентрации никеля в растворе получается выход по току около 160%, а по изменению массы катода выход получается около 80%.

Куда делся остальной никель остается только догадываться. В осадок ничего не выпадало.

Единственная правдоподобная версия - это образование на угольном аноде летучего тетракарбонила никеля (белый дымок вообще-то там наблюдался), но тогда не понятно почему мы не потравились, ведь в ходе опыта за два часа "потерялось" около 0,3 г никеля если бы это был тетракарбонил, то ПДК в обычной учебной лаборатории было бы превышено в тысячи раз.

 

Может кто знает какие-нибудь летучие соединения никеля кроме тетракарбонила?

[Влияние материала катода на кинетику электролиза]

Выход по току определяли по уменьшению концентрации ионов меди и цинка в растворе. Катоды до и после опыта не взвешивали.

Ток подавали после того, как опускали электроды в электролит.

Я тоже подумывал о цементации меди на цинке, но за те 20-30 секунд между моментом опускания электродов в раствор и подачей тока едвали много цинка перешло в раствор.

[Влияние материала катода на кинетику электролиза]

Подробнее описать эксперимент можно?

 

Меняли концентрацию меди и цинка в пределах от 0 до 15 г/л,

Плотность тока от 0 до 2500 а/м2

Концентрацию серной кислоты от 0 до 0,9 г/л

Время до 30 минут.

Условия проведения опытов абсолютно одинаковые, за исключением того, что в одной серии опытов в качестве катода была медь, а в другой серии опытов - цинк.

Анод был угольный.

[Влияние материала катода на кинетику электролиза]

И всетаки, почему на медном катоде из медноцинкового раствора и медь и цинк выделяются быстрее (при прочих равных условиях), чем на цинковом?

 

Где можно посмотреть информацию о перенапряжении на медном (цинковом) катоде для ионов меди и цинка?

[Влияние материала катода на кинетику электролиза]

При изучении процессов электролиза как правило не говорится о влиянии материала катода на кинетику процесса. Проведя поиск в интернете я нашел лишь влияние материала катода на кинетику получения водорода (по причине различного перенапряжения на поверхности), а также узнал, что на ртутном катоде из водных растворов NaCl выделяется не водород, а натрий.

 

Мною были проведены эксперименты по электрохимической очистке водных растворов, содержащих сульфаты меди и цинка и было установлено, что выход по току для меди и цинка на медном катоде больше, чем на цинковом. Чтобы написать научную статью мне необходимо сделать литобзор, чтобы на его основе либо утверждать, что мною "впервые установлено влияние материала катода...", либо просто описать кинетику этого процесса.

 

СУТЬ ПРОСЬБЫ:

Нужны ссылки на источники в интернете, в которых как можно шире рассмотрены причины влияния материала катода на кинетику процесса электролиза.

При этом важен имено материал катода, а не состояние поверхности катода.