Электролиз аммиачного раствора никеля

[Martyn Lorentz]

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?

[antabu]

Кроме карбонила ничего не должно улетучиваться, да и он образуется под давлением. Возможно, не учли унос электролита с пузырьками или что-то ещё. Для меня удивителен такой катодный выход при такой плотности тока, когда процесс лимитируется диффузией, обычно используют плотность тока на два порядка меньше. Наверно, было интенсивное перемешивание?

[Vova]

никель не образует летучих соединений в таких условиях.

либо сильный унос электролита в виде брызг, либо ошибка анализа/расчетов.

[sharpneedles]

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.

Не удивительно. Если концентрация пересчитана на металл (электролиз идет в условиях концентрационных ограничений), то при плотностях тока в интервале 100-150 А/м² результаты должны бы быть еще лучше.

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%.

Да, странные. Выход по току не может быть выше 100%.

Выход по току - это соотношение масс, практически полученной к теоретически рассчитанной, уменьшение концентрации совершенно не говорит о выходе по току, тут речь идет о степени извлечения или экстракции никеля из раствора, а это разные вещи. Выход по току в 80% и определенный весовым методом более-менее правдоподобен, но для более точного измерения - включите последовательно в схему медный кулонометр.

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?

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.

[Martyn Lorentz]

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)

[Martyn Lorentz]

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.

[sharpneedles]

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

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

[sharpneedles]

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.

Вряд ли...

[antabu]

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

[Martyn Lorentz]

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

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