Электролиз неизвестного сплава

[qerik]

Здравствуйте, товарищи химики!

 

Решил провести несколько опытов с электрохимией, и первое, куда я кинул свой взгляд была тумбочка, в которой валялась старая накладка от дверного замка серебристого цвета, при этом довольно тяжелая. Подсоединил её к стальному аноду в медной оплетке с U=5В и большой силой тока (амперметр на 10А не ловит), катод тоже стальной в медной оплетке. Электролит - смесь NaCl + NaHCO3 в соотношении приблизительно 4:1 массой 100-150г (навскидку), электролиз происходил в литровой банке без диафрагмы.

Опишу кратко процессы:

1е. На катоде выделяется водород (для большей поверхности катод обмотал алюминиевой фольгой, но её часов за 5-6 съело)

Верхняя часть жидкости наполняется водородом, становится мутно-белой, затем желтеет (выделение хлора на аноде?)

От пластинки на аноде отрывается и идет к поверхности некая синяя соль (возможно, что и не соль), по структуре похожая на мокроту из легких. Поверхность воды заполняется буро-черно-зелёной пленкой, под которой наполняется водород (пленка пузырится и рвется только при большом наполнении, диаметр пузыря около 7 мм). Вскоре пленка оседает.

2е. Раствор становится буро-желтым (тетрагидроксоферрит натрия или просто гидроксид железа (III)?) Анод покрывается слоем некоего вещества сине-черного цвета, которое достаточно легко стирается металлической стружкой и не смывается водой. При каждом цикле после долгой остановки сначала образуется бурая пленка на поверхности, которая потом оседает (восстановление гидроксида железа водородом?) на дне образуется вещество черного цвета, похожее на шлак от металлургического производства, но имеет более мелкие кристаллы и крупные включения неизвестного происхождения красного цвета (оксид железа (III)?)

3е. На 3й день электролиза (в день по 5-8 часов) раствор позеленел и просветлел, образовалась некая соль (возможно гидроксид) зеленого цвета, хлопьевидный салатовый осадок, похожий на коллоидный раствор, который лег поверх черного осадка.

Анализ: Зеленый раствор имеет щелочную среду, на HCl никак не реагирует, на H2SO4 тоже, происходит только изменение среды.

Хлопьевидный зеленый осадок легко взмучивается, оседает полностью в течение нескольких минут, при прокаливании буреет и чернеет, осадок растворяется в едком натре с образование коричневого раствора (не бурого). (соль хрома?)

Черный осадок при прокаливании образует белые кристаллы в красной массе (оксиды никеля в оксиде железа (III)?)

Осадок растворяется в соляной кислоте с бурным выделением прозрачного газа (не успел понюхать).

При прокаливании растворы имеют запах, сходный с запахом аммиака (неужели нахватался азота?)

 

Помогите, пожалуйста, определить, что это за вещества)

Понимаю, что сведений мало, но все-же.

Охота узнать, что это был за сплав (хотя бы в общих чертах).

Заранее спасибо)

[popoveo]

При электролизе в растворе NaCl+NaHCO3 с анодом из сплава переходных металлов без диафрагмы образуются исключительно оксиды/гидроксиды. Карбонатов и хлоридов там не будет.

Если раствор желтеет, то это гидратированный оксид меди (I), если зеленеет, а потом буреет (сначала с пленкой на поверхности), то, скорее всего, смесь гидроксидов железа (II,III). А вот чей гидроксид синего цвета, ума не приложу (возможно, тоже меди, только (II), но у него очень плохая адгезия, к электродам он обычно не липнет). И откуда аммиак взялся - тоже не ясно. Явно не из атмосферы, азот так не связывается. Еще в качестве шлама будет углерод.

Изменено 14 Февраля, 2012 в 02:01 пользователем popoveo

[tvv385]

Медно-аммиачный комплекс яркого синего цвета.

Ион меди голобуй, но не такой яркий...

[qerik]

При электролизе в растворе NaCl+NaHCO3 с анодом из сплава переходных металлов без диафрагмы образуются исключительно оксиды/гидроксиды. Карбонатов и хлоридов там не будет.

Если раствор желтеет, то это гидратированный оксид меди (I), если зеленеет, а потом буреет (сначала с пленкой на поверхности), то, скорее всего, смесь гидроксидов железа (II,III). А вот чей гидроксид синего цвета, ума не приложу (возможно, тоже меди, только (II), но у него очень плохая адгезия, к электродам он обычно не липнет). И откуда аммиак взялся - тоже не ясно. Явно не из атмосферы, азот так не связывается. Еще в качестве шлама будет углерод.

Спасибо за пояснения.

Анод, после того, как я его достал, сначала сохранял свою форму, а потом рассыпался на ржавчину (после того, как пару дней посушился на салфетке).

Катод покрылся черной пленкой, легко стирающейся (восстановленное железо?)

Бикарбонат мог окислиться и упасть в осадок от перенасыщения раствора другими солями, от этого выделение газа при реакции с кислотой.

Возможно запах был не аммиака, а сернистого ангидрида или что-то вроде того. Они весьма похожи, при малой концентрации сложно определить. Только откуда в растворе взялась сера - тоже непонятно. А может основание с таким запахом разлагалось? Странно.

Кстати, это синее соединение выделялось первым, с поверхности.

Возможно это какое-то заводское покрытие?

А может просто органика? Но откуда её так много?

Медь растворяется довольно медленно, так ведь?

Вначале был перенасыщенный раствор NaCl, возможно Cl2 депассивировал никель и он перешел в растворимую соль.

Зелёный осадок, насколько я понял - это Cr(OH)3

Черный осадок - смесь Fe2O3, FeO, Fe, C, Na2CO3, Al(OH)3, который к ним привязался (хотя его было около 5 г, но, вероятно, его кристаллы и выделились в пробирке при нагревании, т.е. Al2O3)

Раствор - это скорее всего что-то из разряда Na[Al(OH)4] или Na[Cr(OH)4]

Медно-аммиачный комплекс яркого синего цвета.

Ион меди голобуй, но не такой яркий...

Медь там была в малых количествах, насколько я понял, сплав коррозийноустойчив и без никеля с хромом там не обошлось.

А медь растворилась исключительно с анода, там её не больше грамма.

Может из-за высокого потенциала и азота немного прихватил?

А ещё смущает, почему происходило ступенчатое изменение раствора, например, на 2 день от зелёного осадка не было и следа.

Желтая и красная кровяная соли на раствор не реагируют, что, по меньшей мере, странно.

Изменено 15 Февраля, 2012 в 21:31 пользователем qerik

[tvv385]

А полярограмму сразу не проще было снять?

 

Или просто растворить чуть-чуть в азотке, и потом сделать по рабоче-крестьянски стандартный анализ на металлы на фотометре, по стандартным методикам.

(там короче почти на каждый металл есть краситель, дающий специфическое окрашивание, что ловят на фотометре или спектрофотометре)

 

Фотометр нынче собирается из нескольких светодиодов(цветных - вместо набора светофильтров) и китайского цифрового тестера за 3 бакса. Дешево и сердито. Больше половины стандартных лабораторных методик - для фотометров уровня КФК-2 или чего-нить такого древнего с лампочкой и светофильтрами - все они на светодиоды заменяются без проблем.

 

То есть за те-же 5$ получаем стандартный фотометр, под который написано большинство методик анализа, включая ГОСТ-овские.

 

Vladimir

PS если добавить веб-камеру за 5$ и кусок CD в качестве диф-решетки, то будет еще и крутой цифровой спектрометр в придачу

Но 10$ это уже сильно крутой прибор получается )) Серьезно - большинство стандартных методик анализа делалось на древности вроде КФК-2, хватало.

Всякие СФ-26 СФ-46 спектрофотометры появились уже позже, и это самое крутое что можно было найти в 99% лабораторий - аналог собирается за 10$ нынче,

правда тут с софтом придеться повозиться, светодиодный-то чем хорош, простой и маленький, и может быть сделан за 1$ как приставка к тестеру,

тестер-то поди у многих и так есть. Батарейка, несколько диодов, переменный резистор, и готово...

[qerik]

Уважаемый tvv385, давайте мы с Вами перейдём ближе к реальности.

Красителей нет.

Азотки нет. Вообще никакой, даже сильно разбавленной.

+ для спектрального анализа нужно хорошее зрение и опыт, коего тоже нет.

Лучше предложите, как можно исследовать вещества при наличии чашечных весов, спиртовки, высокотемпературной горелки, солянки, щелочи, глаз, носа, ушей и языка.

Есть ещё сульфид аммония и соли по мелочи, а больше ровным счетом ничего.

А вот вопрос действительно к вам: что нынче в коррозийноустойчивые стали добавляют?

[1111111]

что нынче в коррозийноустойчивые стали добавляют?

Никель, хром, ванадий, титан, марганец, кобальт.

[tvv385]

Уважаемый tvv385, давайте мы с Вами перейдём ближе к реальности.

Красителей нет.

 

ну это как раз самое простое и реальное - только представьте сколько нужно времени чтобы разработать методику анализа, а тут все готовое!

 

Красители не проблема - в любой фирме где продают реактивы они точно есть. Надо всего чуть-чуть.

 

Азотки нет. Вообще никакой, даже сильно разбавленной.

 

ну это заменить не проблема

 

хоть той-же электрохимией анодное растворение сделать, тока наверно надо подкислить чтобы гидроксиды не выпадали(хоть уксусом )

 

+ для спектрального анализа нужно хорошее зрение и опыт, коего тоже нет.

Лучше предложите, как можно исследовать вещества при наличии чашечных весов, спиртовки, высокотемпературной горелки, солянки, щелочи, глаз, носа, ушей и языка.

 

это не спектральный анализ!!! И опыта тут никакого не надо - не сложнее чем пользоваться омметром, кстати принцип тот-же.

 

Тут просто измеряется оптическая плотность(лог. во сколько раз ослабляется свет) раствора на определенной длине волны, и все.

(марки красителей и методики есть готовые)

 

Просвечиваете кювету с раствором без металла - крутите пока 100 попугаев тестер не начнет показывать(типа 100%) - ну как в старых

стрелочных омметрах выставлялся 0 перед измерениями, тут тока 100% пропускания.

 

Ставите кювету с металлом - смотрите сколько % проходит. По методике вычисляете какой это концентрации соответствует, и все.

 

А вот вопрос действительно к вам: что нынче в коррозийноустойчивые стали добавляют?

 

металлы поймать не проблема, еще в сталях бывает сера("автоматка"), кремний(трансформаторная), марганец(пружинная), углерод,

ну и примеси конечно,

но я думаю эти элементы наверно не волнуют

 

в нержавейках никель, хром, титан

 

еще вроде бывают молибденовые, была тенденция заменять дорогой никель, но не знаю чем это кончилось

 

ванадий в некоторых сталях, вольфрам(Р18 и тп, но ее сейчас не выпускают), молибден

 

сплавы "победит" на карбиде вольфрама с кобальтом, но это уже ближе к керамике

 

Vladimir

PS литье делается либо из алюминиевых литейных сплавов(кремний и тп от окисления),

раньше еще применялся сплав ЦАМ (цинк-алюминий-медь). Бронзы, латуни(медь-олово, медь-цинк).

В самолетах и запорожце можно найти магниевые литейные сплавы

 

Да, про горелку забудьте - в пламенном спектрометре возбуждаются только щелочные элементы вроде натрия-калия и тп,

а для металлов нужно что-то помощнее, искра например, или может быть дуга. Но сам спектрометр придеться делать из камеры и калибровать как-то надо,

IMHO методика с фотометром и красителями и проще и точнее.

[qerik]

Спасибо за советы)

Горелка в общем-то даёт температуру около 1500 °С, но не газовая.

Я думаю, что в данном сплаве таки было много хрома... А окраска раствора разными молибденами, никелями и проч. мало что даст, ибо их там гораздо меньше, чем углерода с железом.

А теперь возник ещё такой вопрос:

Сначала делал электролиз припоя китайского производства, раствор был прозрачный, в осадок выпадали гидроксиды олова и свинца

Нашел толстый кусок советского припоя, раствор побурел и припой покрылся черной пленкой.

Предполагаю, что припой был с железом, как считаете?

[Русский по сердцу по уму]

 

 

Фотометр нынче собирается из нескольких светодиодов(цветных - вместо набора светофильтров) и китайского цифрового тестера за 3 бакса. Дешево и сердито. Больше половины стандартных лабораторных методик - для фотометров уровня КФК-2 или чего-нить такого древнего с лампочкой и светофильтрами - все они на светодиоды заменяются без проблем.

 

То есть за те-же 5$ получаем стандартный фотометр, под который написано большинство методик анализа, включая ГОСТ-овские.

 

Vladimir

PS если добавить веб-камеру за 5$ и кусок CD в качестве диф-решетки, то будет еще и крутой цифровой спектрометр в придачу

Но 10$ это уже сильно крутой прибор получается )) Серьезно - большинство стандартных методик анализа делалось на древности вроде КФК-2, хватало.

Всякие СФ-26 СФ-46 спектрофотометры появились уже позже, и это самое крутое что можно было найти в 99% лабораторий - аналог собирается за 10$ нынче,

правда тут с софтом придеться повозиться, светодиодный-то чем хорош, простой и маленький, и может быть сделан за 1$ как приставка к тестеру,

тестер-то поди у многих и так есть. Батарейка, несколько диодов, переменный резистор, и готово...

 

кандидат/доктор трепологических наук (мое мнение)