Особенности электрохимического поведения системы медь-раствор гидроксида калия в области температур 295...320 К

• Автор: Шарлай, Екатерина Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Литературный обзор.

1.1. Общая характеристика методов исследования структуры растворов, сведения о температурных изменениях структуры воды

и водных электролитов в объеме и на границе раздела фаз.

1.1.1. Современные методы исследования структуры растворов

1.1.2. Температурные изменения структуры воды и водных растворов электролитов в объеме раствора и на твердой поверхности И

1.2. Общая характеристика электрохимического поведения меди

1.2.1. Анодное поведение меди в кислых и нейтральных электролитах.

1.2.2. Анодное поведение меди в щелочных электролитах

1.3. Метод вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала

на твердых электродах.
1.3.1. Особенности вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала.
1.3.2. Требования, предъявляемые к твердым электродам
в электрохимических исследованиях. ЗУ
1.3.3. Миллиметровые электроды и микроэлектроды
2. Методика вольтамперометрического исследования электрохимического окисления меди
2.1. Разработка конструкции, изготовление и апробация кольцевого микроэлектрода.
2.1.1. Растворы, реактивы и материалы
2.1.2. Разработка и процедура изготовления кольцевого микроэлектрода
на основе гальванической фольги.
. 2.1.3. Методика снятия вольтамперограмм
2.1.4. Методика статистической обработки результатов.
2.1.5. Исследование поведения кольцевого микроэлектрода
в модельном растворе 0,1М Сс 0,5 М НС1 0.5М КС1
2.1.6. Исследование поведения кольцевого микроэлектрода в модельном растворе 0,1 М СиБОа 0, М Н 0, М К2Я.
2.1.7. Применение кольцевого микроэлектрода в электроанализе
2.2. Методика проведения эксперимента по окислению меди
в щелочном растворе
2.2.1. Оборудование, реактивы и приготовление растворов
2.2.2. Методика снятия вольтамперограмм
3. Результаты исследования анодного окисления меди в щелочном электролите и их обсуждение.
3.1. Особенности получаемых вольтамперограмм.
3.2. Кинетика анодного растворения меди в щелочном электролите
3.2.1. Определение лимитирующей стадии процесса при потенциале максимума вольтамперограммы.
3.2.2. Определение природы осадка, образующегося на аноде
при потенциале максимума вольтамперограммы.
3.2.3. Нахождение числа электронов, участвующих в процессе
анодного окисления меди.
3.3. Температурные зависимости электрохимических характеристик анодного максимума окисления меди.
3.3.1. Описание температурных зависимостей силы тока и потенциала максимума.
3.3.2. Характеристика количества электричества,
прошедшего через систему.
3.3.3. Изучение стабильности продуктов анодного окисления меди
в щелочном электролите.
Основные выводы
Список литературы


Разработана простая в изготовлении и обслуживании коль цевая конструкция микроэлсктрода на основе медной гальванической фольги. Подтверждена на трех модельных электролитах ее применимость в качестве рабочего электрода для исследования различных объектов методом вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала. В диссертационной работе впервые систематически изучено поведение меди в концентрированном щелочном электролите в широком диапазоне температур с шагом 12 градуса потенциодинамическим методом. Установлены особенности анодного окисления меди при потенциалах от стационарного до выделения кислорода с варьированием развертки накладываемого потенциала, в частности, тип анодной поляризации и природа образующихся фаз на границе раздела. Обнаружено сложное экстремальное поведение температурных зависимостей силы тока, потенциала максимумов вольтамперограмм и количества электричества, прошедшего через систему к потенциалу максимума, для объяснения предложена гипотеза, базирующаяся на влиянии структурных переходов в водном каркасе электролита на строение двойного электрического слоя и, следовательно, на энергетику электрохимического процесса. На основе обнаруженных специфических температурных зависимостей показана возможность применения величины тока и потенциала процесса для индикации структурных переходов в растворе. Структурные изменения воды и водных растворов можно изучать разными методами, большинство из которых достаточно сложны и затратны. Всесторонних сведений о структуре эти эксперименты дать не могут. Каждый метод изучает только один из видов структуры воды 4 классификация по временному масштабу молекулярных процессов, структура диффузионноусредненная может быть изучена методами, например, рентгенографии, термодинамики, светорассеяния, ЯМР, диэлектрической релаксации, акустическими. Исследования Vструктуры колебательноусредненной могут быть осуществлены методами, например, неупругого рассеяния нейтронов, ИК и раманспектроскопии, диэлектрическими. Единственный результат дифракционных экспериментов функции радиального распределения, то есть расстояния между атомами кислорода и водорода. Из них видно, что никакого дальнего порядка в расположении молекул воды нет. Например, распределение расстояний между атомами кислорода при температуре, близкой к комнатной, дат только три максимума, на 2,8, 4,5 и 6,7 А. Первый максимум соответствует расстоянию до ближайших соседей, и его значение примерно равно длине водородной связи. Второй максимум близок к средней длине ребра тетраэдра молекулы воды в гексагональном льду располагаются по вершинам тетраэдра, описанного вокруг центральной молекулы. Нейтронную дифракцию на кристаллах воды осуществляют точно так же, как и рентгеновскую дифракцию. Обычно работают с кристаллом, у которого молекулярная структура уже приблизительно установлена другими методами. Затем для этого кристалла измеряют интенсивности нейтронной дифракции. По этим результатам проводят преобразование Фурье, в ходе которого используют измеренные нейтронные интенсивности и фазы, вычисляемые с учтом неводородных атомов, т. На полученной таким образом фурьекарте атомы водорода и дейтерия представлены с гораздо большими весами, чем на карте электронной плотности, т. По этой карте плотности можно, например, определить положения атомов водорода отрицательная плотность и дейтерия положительная плотность. Из сравнительно новых методов можно назвать низкочастотную диэлькометрию 5. Другие часто употребляемые методы квазиупругое рассеяние нейтронов, сверхбыстрая ИКспектроскопия и изучение диффузии воды с помощью ЯМР или меченых атомов дейтерия. Метод ЯМРспектроскопии основан на том, что ядро атома водорода имеет магнитный момент спин, взаимодействующий с магнитными полями, постоянными и переменными. По спектру ЯМР можно судить о том, в каком окружении находятся атомы и ядра, то есть, получить информацию о структуре молекулы. В результате экспериментов по квазиупругому рассеянию нейтронов в кристаллах воды был измерен важнейший параметр коэффициент самодиффузии при различных давлениях и температурах. Если молекулы движутся в соответствии с моделью Я.