IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

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.

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; τ=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; τ=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.

Код для цитирования: Скопировать