Изучение состава бинарного электролитического осадка индий-платина

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

иг — ^ У2
тогда определяется Woc — и сравнивается с
рассчитанными значениями по уравнению Стокса. Выводы
1. На основе теории подобия проведено моделирование процесса перемешивания струйным методом слабосолевых жидких радиоактивных отхо-
дов в цилиндрической емкости. Разработана методика расчета перемешивающего устройства.
2. По заданным характеристикам раствора и частиц осадка слабосолевых жидких радиоактивных отходов АЭС на модельной цилиндрической емкости определены размер частиц, скорость их осаждения, исследован режим перемешивания и подъема осадков по скоростям потоков жидкости в модели.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Седов В. М. Технология переработки жидких радиоактивных отходов. — Л.: ЛТИ им. Ленсовета: 1978. — 55 с.
2. Копырин А. А. Технология производства и радиохимической переработки ядерного топлива. — М.: Атомэнергоиздат, 2006. -573 с.
3. Громов Б. В. Химическая технология облученного ядерного топлива. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 352 с.
4. Балясников А. В., Пищулин В. П., Сваровский А. Я. Интенсификация процессов отмывки специального оборудования от радионуклидов в вихревых потоках // Технология и автоматизация атомной энергетики и промышленности: Матер.
отрасл. науч. -техн. конф. — Северск: СГТИ, 2005. -С. 163−166.
5. Зимон А. Д. Дезактивация. — М.: Атомиздат, 1975. — 280 с.
6. Хижняк А. Е., Балясников А. В., Пищулин В. П., Сваровский А. Я. Устройство для дезактивации поверхностей аппаратов // Технология и автоматизация атомной энергетики: Сб. статей отрасл. науч. -техн. конф. — Северск: СГТА, 2007. — С. 122−124.
7. Караушев А. В. Проблемы динамики естественных водных потоков. — Л.: Гидрометеоиздат, 1960. — 392 с.
Поступила 24. 11. 2011 г.
УДК 544. 653. 22
ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА БИНАРНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОСАДКА ИНДИЙ-ПЛАТИНА
Э. М. Устинова, Э. В. Горчаков, Н.А. Колпакова
Томский политехнический университет E-mail: emg87@mail. ru
Изучен состав бинарного электролитического осадка индий-платина и предложен способ расчета величины смещения потенциала электроотрицательного компонента (индия) из электролитического осадка с платиной. Сравнение расчетных данных, полученных при использовании уравнения Полинга, сданными эксперимента, полученными при электроокислении осадка, позволяет оценить фазовый состав образующихся на электроде интерметаллических соединений. Показано, что, при соотношении индия к платине от 5000:1 и выше, наблюдается образование пяти интерметаллических соединений. При соотношении индия к платине больше, чем 10 000: 1, наблюдается образование одного интерметаллического соединения.
Ключевые слова:
Индий, платина, интерметаллическое соединение, бинарный осадок, инверсионная вольтамперометрия.
Key words:
Indium, platinum, intermetallic compound, binary deposit, stripping voltammetry.
Введение
При определении платины методом инверсионной вольтамперометрии ионы Р1-(ГУ) легко восстанавливаются до металла, но не окисляются в области рабочих потенциалов графитового электрода. Определение ионов Р1-(ГУ) [1, 2] осуществляют электроосаждением платины совместно с менее благородным металлом: медью, свинцом, ртутью и др. Обычно, электровосстановленные ионы И (ГУ) на поверхности электрода образуют одно или несколько интерметаллических соединений (ИМС) с электроотрицательным компонентом. Анодные пики, зависящие от концентрации ионов И (ГУ) в растворе, обусловлены селективным элек-
троокислением электроотрицательного компонента сплава.
Целью данной работы было изучить состав электролитического осадка индий-платина, получаемого на поверхности электрода за счет процесса его электроокисления.
Экспериментальная часть
В работе использовали вольтамперометриче-ский анализатор типа ТА-4 (НПП «Томьаналит», г Томск) с двухэлектродной системой, помещающейся в кварцевом стаканчике объемом 20 см³. Рабочий электрод (импрегнированный полиэтиленом графитовый электрод) готовили по методике
[3]. Электродом сравнения служил хлоридсеребря-ный электрод, заполненный насыщенным раствором КС1. Ионы Р1-(ГУ) и 1п (111) осаждались из растворов, содержащих хлориды этих металлов, при потенциале -1,2 В. Очистку графитового электрода проводили электрохимическим путем выдерживания электрода в течение 60 с при потенциале 1,0 В. Площадь поверхности примененного в эксперименте электрода равнялась 12,56 мм², а плотность тока составила 8−10−4А/м2. Все исследования были проведены с использованием реактивов квалификации не ниже «х.ч.» при нормальных условиях.
Результаты и их обсуждение
Электроосаждение ионов Гп (ГГГ) проводилось на поверхность графитового электрода из раствора 1 М НС1 при потенциале — 1,2 В. Анодный пик электроокисления индия из электролитического осадка наблюдался в области потенциалов —
0,75 В. После совместного электроконцентрирования ионов Р1-(ГУ) и Гп (ГГГ) на вольтамперной кривой электроокисления наблюдается несколько пиков, зависящих, как от концентрации ионов И (ГУ), так и от концентрации ионов Гп (ГГГ) в растворе.
I, мкА
-0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2
Рис. 1. Вольтамперные кривые электроокисления бинарного сплава индий-платина. Условия опыта: фон 1 М НС!- время электролиза — тэ=100 с, скорость развертки — №=80 мВ/с
На рис. 1 представлены анодные вольтампер-ные кривые электроокисления индия из бинарного сплава индий-платина. Отношение концентраций ионов 1п (111) к ионам Р1(1У) в растворе было равно 5000:1… 5000:5.
Экспериментальные исследования позволили установить, что в условиях постоянства количества индия и переменного количества платины в осадке, суммарное количество электричества, расходуемое на окисление индия из сплава с платиной, остается постоянным. Изменяется, лишь, соотношение величин парциальных вкладов пиков в общее количество электричества, затрачиваемое на электроокисление индия. Это возможно, если допол-
нительные анодные пики на вольтамперной кривой обусловлены селективным электроокислением индия из бинарного сплава с платиной. Потенциалы дополнительных анодных пиков не изменяются при изменении содержания металлов в электролитическом осадке, что указывает на постоянство фазовой структуры в виде ИМС, из которой происходит селективное электроокисление индия из сплава с платиной.
Селективное электроокисление индия из разных по составу ИМС должно формировать анодные пики при разных потенциалах. Согласно литературным данным [4], индий и платина образуют между собой 8 интерметаллических соединений состава: И31п, И21п, Р31п2, Р161п5, РИп, Р121п3, РИп2, Р1з1п7. Суммарное количество электричества, затраченное на электроокисление индия из сплава с платиной, остается постоянным.
Ранее, одним из авторов, показано [5], что смещение потенциала анодного пика при селективном электроокислении электроотрицательного компонента из твердого раствора или ИМС и может быть описано соотношением:
ДЕ = Е — Есм = - 1п X. — ^ - Х& lt-) е ,
ПО ПО ПО 7-г. 7-г СМ '-
zF zF
где Еш — потенциал анодного пика индия, который равен -0,75 В- Е" - потенциал анодного пика индия при его селективном электроокислении из сплава с платиной- есм — интегральная теплота смешения компонентов при образовании твердого раствора или интерметаллического соединения- X — мольная доля индия в сплаве, Р — постоянная Фарадея- Я — газовая постоянная- Т- температура, К- г — количество электронов, участвующих в окислительно-восстановительном процессе.
Теплоты смешения при сплавообразовании равносильны образованию ковалентной связи между металлами. Рассчитать энергию связи двух металлов в кристаллической решетке можно с помощью корреляционного уравнения Полинга [6]:
1 2
есм = 2(еА-А +еБ-в) + 100(ХА -Хб) —
-6,5(Хл — Хв)4& gt- (1)
где ем, евв — энергия разрыва связи металл-металл, А и В, Ха, Хв — электроотрицательности компонентов сплава. Энергия ковалентных связей и величины электроотрицательностей элементов взяты из [6, 7]. Для расчета энергии смешения, ур. (1), использованы энергии разрыва связи металл-металл: е1п-Гп=103,81 кДж/моль- еи-и= 164,04 кДж/моль- и электроотрицательности металлов: Хи=1,44- Хь=1,70. Рассчитанная по этим данным теплота смешения в сплаве индия с платиной равна 140,19 кДж/моль.
Зная теплоту смешения, можно рассчитать величину смещения потенциалов пиков селективного электроокисления индия из ИМС с платиной, относительно потенциала пика электроокисления индия с поверхности индиевого электрода для всех
Таблица. Сравнение рассчитанных и экспериментально определенных значений потенциалов пиков селективного электроокисления индия из ИМС с платиной
Потенциал анодного пика индия, В Pt3^, X,=0,25 Pt2іп, X=0,33 Py^, X,=0,4 Pth, X,=0,5 Py^, X=0,59 Pt2 іп3, X,=0,6 Pti^, X=0,67 Pt3h7, X,=0,7
Ерасч -0,32 -0,26 -0,2 -0,15 -0,199 -0,093 -0,063 -0,053
Еэксп нет -0,23±0,01 -0,215±0,015 -0,148±0,017 нет нет -0,076±0,012 -0,043±0,01
анодных пиков, наблюдаемых на вольтамперной кривой, а затем, и потенциалы анодных пиков индия из ИМС с платиной по формуле
Есм =E -AE
(2)
Результаты расчета потенциалов анодных пиков селективного электроокисления индия из ИМС с платиной, ур. (2), приведены в таблице.
Рис. 2. Вольтамперные кривые электроокисления бинарного сплава индий-платина: 1) фоновая кривая (1М НС!) — 2) селективное электрокисление индия из сплава с платиной, С]П: СГХ=10 000:1
Оценивать содержание ионов Р1(1У) в растворе, используя несколько анодных пиков, зависящих
от концентрации ионов Р1(1У) в растворе, недопустимо. Нами замечено, что количество пиков на анодной вольтамперной кривой не зависит от потенциала электроконцентрирования, но зависит от соотношения концентраций ионов СИ (1У) и С1п (Ш) в растворе. При соотношении компонентов в растворе, больше чем СГп: СР1= 10 000: 1, на вольтам-перных кривых наблюдается только один пик электроокисления индия из ИМС с платиной (рис. 2).
Из рисунка видно, что потенциал пика индия из интерметаллического соединения с платиной равен -0,14 В, что соответствует интерметаллическому соединению состава РИп.
Этот пик удобен в использовании для определения содержания ионов РЩУ) в анализируемых растворах методом инверсионной вольтампероме-трии.
Выводы
1. Предложен способ расчета величины смещения потенциалов электроотрицательного компонента (индия) из электролитического бинарного осадка индий-платина с образованием различных фаз. Изучен состав электролитического бинарного осадка индий-платина и определен состав интерметаллических соединений.
2. Для определения содержания ионов Р1(ГУ) в растворах методом инверсионной вольтамперо-метрии рекомендовано использовать фазу, образующуюся при соотношении компонентов С1п: СР1=10 000:1, и пик, отвечающий потенциалу -0,14 В.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Доминова И. Г., Колпакова Н. А., Стромберг А. Г. Определение платины в присутствии ртути методом пленочной полярографии с накоплением // Журнал аналитической химии. — 1977. -Т. 32. — Вып. 10. — С. 1980−1983.
2. Колпакова Н. А., Шифрис Б. С., Швец Л. А., Кропоткина С. В. Определение платиновых металлов и золота методом инверсионной вольтамперометрии // Журнал аналитической химии. -1991. — Т. 46. — Вып. 10. — С. 1910−1913.
3. Брайнина Х. З., Нейман Е. Я. Твердофазные реакции в электро-аналитической химии. — М.: Химия, 1982. — 298 с.
4. Диаграммы состояния двойных металлических систем / под ред. Н. П. Лякишева. — М.: Машиностроение, 1996. — Т. 1. -992 с.
5. Kolpakova N.A., Gorchakov E.V., Karachakov D.M. Determination of Palladium by Stripping Voltammetry in Raw Gold Ores // Journal of Analytical Chemistry. — 2009. — V. 64. — № 1. — P. 52−5б.
6. Полинг Л., Полинг П. Химия. — М.: Мир, 1978. — 683 с.
7. Энергия разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону / под ред. акад. В. Н. Кондратьева. — М.: Наука, 1974. — 351 с.
Поступила 09. 11. 2011 г.
5B

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой