Электрохимическое растворение таллия в растворе соляной кислоты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Международный казахско-турецкий университет имени Ходжи Ахмеда Ясави

Электрохимическое растворение таллия в растворе соляной кислоты

магистрант М.М. Матенова

к.техн.н., доцент Г.Т. Сарбаева

магистрант Б.М. Суннатова

Аннотация

В статье приведены результаты исследования электрохимического поведения таллия при поляризации переменным током в солянокислых растворах. Показано, что во время электролиза металл растворяется с образованием хлорида таллия (І) с высокими выходами по току.

Ключевые слова: таллий, хлорид таллия (I), анод, катод, электродный процесс, электрохимическое растворение.

Abstract

This article shows the results of the electrochemical properties of polarized alternating current thallium (I). During electrolysis, metal is dissolved to form thallium chloride (I) in high yields by the current. The effect of electrochemical parameters on the current output of education thallium chloride.

Keywords: thallium, thallium chloride (I), a cathode, an anode, electrode process, electrochemical dissolution.

Впервые изучения анодное свойства таллия началось при разработке таллиевых аккумуляторов. Поэтому в этой работе было обращено внимание на окислительно-восстановительный обмен Tl⁺/Tl₂О₃. Согласно [1] потенциалы отвечающие процессу Tl/Tl⁺ в области анодных токов в кислой среде выше чем в щелочной.

Анодное окисление таллия изучена в работе [2,3]. По мнению авторов анодное растворения таллия осуществляется в двух стадиях и его вторая стадия является лимитирующей:

Tl > Tl⁺_адс + е

Tl+адс > Tl+aq

Скорость электродной реакции определяется с процессом Tl > Tl⁺_адс + е и компоненты электролита не участвуют при изменении заряда. При изучении электрохимического поведения водных растворов таллия литературные данные указывают, что процесс проводится при стационарном токе и требует пополнении теоритических данных. В связи с этим, целью нами предложенной научно-исследовательской работы является исследования закономерности электрохимичекого окисление таллиевых электрод в солянокислой среде и получить хлорида таллия (І) [4].

Таллий в химических соединениях показывают І и ІІІ валентность. При 25⁰ C стандартные электродные потенциалы водного раствора таллия равны к следующим значениям:

Tl - e - Tl⁺ E⁰ = -0,336 B (1)

Tl - 3e - Tl³⁺ E⁰ = +0,734 B (2)

Поэтому исследование электрохимическое растворение таллия при поляризации промышленным переменным током частотой 50 Гц в солянокислом растворе привело к выводу что таллий растворяется с образованием хлорида таллия (І). Таллий в концентрированной соляной кислоте при отсутствии электрического тока химический не растворяется, это связано с образованием плотной пленки хлорида таллия на поверхности электродов. электрохимический растворение таллий кислота

В растворе соляной кислоты при переменным током расторяется образованием хлорида таллия в виде белого осадка. Растворимость хлорида таллия (І) в воде при комнатной температуре - 0,3 г/100 г воде, плохо растворяется в разбавленной кислоте, а растворимость в горячей воде при 100 ⁰С - 1,97 г/100 г.

Изучены влияние концентрации электролита и плотности переменного тока на растворение таллия в растворе соляной кислоты (2,0-10,0н) при поляризации переменным током частотой 50 Гц. При поляризации переменным током электроды таллия, в анодном полупериоде каждой фазы растворяются по реакции (1) образуя cвои ионы. В переменном токе в катодном полупериоде каждой фазы восстановливаются ионы водороды на поверхности электродов.

Tl + 2Н⁺ > Tl⁺ + Н₂ (3)

Результаты исследовании показывает, в оптимальных условиях в анодном полупериоде на поверхности электродов таллия образуются одновалентного таллия (І), а в катодном полупериоде образуются водород.

При электролизе в растворе соляной кислоты при поляризации таллиевых электродов переменным током влияние плотности тока на выход по току образования ионов таллия изучено в интервале 600-16000 А/м² (рисунок 1).

В растворе соляной кислоты при поляризации переменным током таллиевых электродов, выход по току образования ионов (І) таллия увеличивается с повышением плотности тока. Выход по току образования ионов таллия при плотности тока 6000 А/м² составляет 28,24%. При повышении плотности тока до 16000 А/м² выход по току увеличивается до 60,6%. Повышение плотности тока влияет на скорость процесса образования оксидной пленки на поверхности электрода во время полупериода переменного тока, в результате выход по току растворения таллия увеличивается.

Рисунок 1. Зависимость выхода по току образования ионов таллия (І) от плотности переменного тока: С_HСl=10н; ф=0,5 ч; t=20⁰ С

Однако при плотностях тока выше 16000 А/м² электроды перегреваются, это ведет к усложнению процесса.

При поляризации переменным током влияние концентрации электролитов на растворения электродов таллия рассматривалась в интервале 2,0 -10,0 н. Высокие концентрации соляной кислоты хорошо влияли на образование хлорида таллия (І).

Например, в начальной концентрации 2,0 н раствора соляной кислоты выход по току образования иона таллия (І) составляет 8,24 %. А при концентрации кислоты 10,0 н выход по току образования ионов таллия составляет 60,6% (рисунок 2).

Увеличение выхода по току растворения электродов таллия в концентрированных растворах соляной кислоты объясняется во-первых, увеличением активности ионов хлорида и водорода в растворе кислоты. В это время хлорид-ионы интенсивно разрушают кристаллическую решетку металла в растворе. Ионы Сl^- могут легко взаимодействовать с ионами Tl⁺, образовавшиеся в анодном полупериоде переменного тока. А во-вторых, повышение концентрации кислоты не дает возможность образованию оксидной пленки на поверхности металла. Следовательно, электроотрицательный металл без защитной пленки легко взаимодействуя с ионами водорода, растворяется образуя ионнов таллия (І).

Сурет 2. Зависимость выхода по току образования ионов таллия (І) от концентрации соляной кислоты: і =16000А/м²; ф=0,5 ч; t=20⁰ С

Электрохимическое свойства водного раствора таллия еще не изучена полностью [5]. В настоящее время свойства тяжелых металлов изучается с помощью электрохимических методов. Полученные результаты про электрохимическое свойства таллия при поляризации таллия с переменным током показывает теоритической и практической ценность работы. Полученные результаты включает свой вклад на исследования электрохимическое поведения при поляризации металлов с переменным током.

Проведенные нами эксперимента дают возможность рассмотреть протекания механизма и природу электрохимическую расстворения таллия в кислых растворах.

Приведены результаты исследования электрохимического поведения таллия при поляризации переменным током в солянокислых растворах. Показано, что во время электролиза металл растворяется с образованием хлорида таллия (І) с высокими выходами по току.

Список литературы

1. Jonas L. Electrochemical behavior of thallium // Z.Electrochem. -1903.-Bd 9. -S. 523.

2. Козина С.А. Инверсионная вольтамперометрия таллия на ртутном пленочном электроде // Журн.анал.хим. -2003. -Т.58, №10. -С.1067-1071.

3. James W.J., Aragon P.J., Johnson J.W. Electrochemical behavior of thallium in aqueous solutions// J.Less - Common Metals. -1970. -Vol.22. -P.341.

4. Манапова Л.З., Файзулин Ф.Ф., Кузовенко С.В. Исследование механизма анодного растворения индия и таллия в растворах КОН релаксационными методами // Электрохимия. 1974. -Т.10, С.289.

5. Бусев А.И., Типцова В.Г., Иванов В.М. Практическое руководство по аналитической химии редких элементов. - Москва: Химия, 1966.

Размещено на Allbest.ru