ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка воды, реактивов, газов, металлов и некоторые особенности проведения электрохимического эксперимента из "Практикум по электрохимии" Важной особенностью электрохимического эксперимента является зависимость получаемых результатов от наличия небольших примесей в растворах электролита и в материале электрода. Это предъявляет серьезные требования к очистке воды и других используемых растворителей неорганических и органических реактивов, входящих в состав растворов газов, которыми насыщают исследуемые растворы, а также металлов, применяемых для изготовления электродов. Действительно, монослой вещества на поверхност электрода содержит 10 молекул см , или 10 моль см и может образоваться, даже если концентрация примеси в растворе составляет 10- моль см . Знание основных методов очистки, контроля достигнутой чистоты и специальных приемов для ее поддержания в ходе электрохимического эксперимента является необходимым условием успешного проведения работ в практикуме, а затем и научных исследований в области электрохимии. [c.23] Наиболее широко используемым растворителем является вода. Обычная водопроводная вода, несмотря на довольно сложную систему ее предварительной очистки, для непосредственного использования в электрохимическом эксперименте не годится. Во-первых, в водопроводной воде растворено значительное количество солей и кислот, которые увеличивают ее электропроводность, а кроме того, могут участвовать в электрохимических процессах на электродах. Во-вторых, в этой воде содержатся по-верхностно-активные вещества, адсорбция которых на электроде искажает данные по строению границы электрод/раствор и оказывает влияние на скорость электрохимических реакций. Таким образом, для проведения электрохимического эксперимента водопроводную воду подвергают специальной очистке. [c.24] Получете чистой-воды. Методы получения чистой воды с низкими значениями электропроводности можно в основном разделить на две группы 1) дистилляци-онные 2) основанные на применении ионообменных смол. [c.24] Известно несколько конструкций дистилляционных аппаратов. Первую и вторую перегонку воды обычно производят в дистилляционных установках заводского изготовления (например, дистиллятор Д-1 (СССР), редистиллятор Не-5 (ПНР). В электрохимических лабораториях последнюю (вторую или третью) перегонку воды обычно проводят в установке из химически стойкого стекла, собранной на стеклянных шлифах без резиновых и металлических соединений. В лабораториях используют различны-е типы таких установок. Воду с постоянным и наименьшим значением электропроводности получают на установке, принципиальная схема которой приведена на рис. 1.15. Исходную воду из дистиллятора или редистиллятора заливают в перегонную колбу (/) вместимостью 5 л, которая изготовлена из стекла пирекс . Все остальные части дистилляционной установки изготовлены из иенского стекла и соединены между собой шлифами. Установка имеет высокий дефлегматор, а нагревают колбу с помощью металлической проволоки, намотанной на ее поверхность. [c.25] Еженедельно необходимо промывать колбу, из которой перегоняется вода, раствором щавелевой кислоты. Эта кислота растворяет осаждающиеся на поверхности стекла оксиды марганца, ио требует последующей тщательной отмывки колбы дистиллятом. [c.25] Хранить воду следует в колбах из химически стойкого стекла с хорошо притертыми пробками в таких условиях вода не изменяет своих свойств в течение нескольких суток. [c.26] Методы очистки воды с помощью ионообменных смол в настоящее время широко применяют как в лабораторных условиях, так и в промышленности. Ионообменные смолы — это нерастворимые высокомолекулярные вещества, которые имеют ионогенные группы гидроксила и гидроксония, способные к реакциям обмена с ионами, содержащимися в воде. Удалить диссоциированные в воде соединения можно фильтрованием воды либо последовательно через колонки с анионитом и катионитом, либо через смесь катионита и анионита (фильтр смешанного действия). Этим методом можно получить воду с очень низким значением удельной электропроводности. Обычно в деионизованной воде из неорганических примесей присутствуют только соли кремниевой кислоты или соединения железа в коллоидном состоянии. Однако в воде, очищенной на ионообменных смолах, содержатся примеси органических веществ, которые вымываются из ионитов (незаполимеризо-ванные мономеры, катализаторы синтеза и стабилизаторы высокомолекулярных соединений). В связи с этим деионизованная вода обычно не применяется при исследованиях строения границы между электродом и раствором, а также электрохимической кинетики. [c.27] Разработаны так называемые пиродистилляционные (или пиро-каталитические) методы очистки воды, при которых ее пары пропускают через колонку из кварца с нагретым платиновым катализатором. Иногда на воду действуют ультрафиолетовым светом, что приводит к более полному удалению следов органических загрязнений. [c.27] При особенно тщательных исследованиях приемником воды служит часть электрохимической ячейки, с тем чтобы исключить контакт с лабораторной атмосферой, которая служит источником загрязнений при приготовлении растворов. Во всех случаях проверяют получаемую воду на содержание неорганических и органических примесей (по данным электропроводности и адсорбционного полярографического анализа). Метод адсорбционного полярографического анализа позволяет установить загрязнение воды при контакте с полимерными материалами и отбирать наиболее устойчивые из них для изготовления электрохимических ячеек или их деталей. [c.27] Кроме воды, при проведении электрохимического эксперимента в качестве растворителей применяют различные Органические диполярные жидкости, например спирты, амиды, нитрилы и др. Методы очистки органических растворителей зависят от их химической природы и дальнейшего применения. Самая элементарная операция очистки растворителя — простая или фракционная перегонка. Однако перегонкой часто не удается освободиться от ряда примесей, в том числе и от малых количеств воды. В связи с этим для очистки каждого конкретного органического растворителя разрабатываются специальные, иногда очень сложные методы. [c.27] Обычно загрязненную посуду промывают содовым раствором, очищают поверхность ершом. Тонкие трубки и все труднодоступные части протирают жгутом из фильтровальной бумаги и многократно промывают водопроводной водой. Затем посуду моют теплой хромовой смесью или теплой серной кислотой, причем необходимо, чтобы были промыты все поверхности, включая шлифы и краны. [c.28] Серную кислоту тщательно отмывают водопроводной водой, несколько раз бйдистнллятом или тридистиллятом. Посуда, которая обрабатывалась хромовой смесью, заполняется (после отмывки водопроводной водой) дистиллированной водой на 12—18 ч, поскольку десорбция прочно адсорбирующихся на стекле ионов СгаО происходит во времени. При исследовании процессов, особенно чувствительных к следам органических примесей, водопроводную воду не применяют для мытья посуды и ячеек, а после их обработки теплой серной кислотой их промывают бидистиллятом. Поскольку серная кислота хорошо смачивает стекло, ячейку и посуду необходимо многократно промывать водой, иначе результаты эксперимента могут быть искажены реакцией электровосстановления ионов гидроксония. Если работают с неводными растворами, то посуду и ячейки сушат в сушильном шкафу (внимание нельзя сушить ячейки в собранном виде и с ртутными контактами ). [c.28] Стеклянные пипетки и стеклянные шпатели моют и сушат вместе с пробиркой, в которую они помещены. Если необходимо вымыть много мелкой посуды (бюксы, воронки и т. д.), то их помещают в чашку Петри, в которой последовательно обрабатывают серной кислотой и водой. При мытье ячеек необходимо обращать внимание на тщательную промывку кранов, шлифов и узких соединений. Следует отметить, что во избежание внесения органических загрязнений не следует касаться руками тех поверхностей посуды и ячеек, которые контактируют с раствором. По этой же причине пробки, шлифы, краны нельзя класть на стол или на фильтровальную бумагу, а только в чашку Петри или в любой стеклянный сосуд, которые при этом вымыты так же, как ячейка. Если посуда и ячейка вымыты тщательно, то водяная пленка равномерно покрывает стекло, в противном случае она собирается в капли. [c.28] Заполнение ячейки исследуемым раствором производят следующим образом. Если по условиям эксперимента ячейка должна быть высушена, как, например, при работе с неводными растворителями, то в нее прямо заливают раствор из колбы. Если же ячейку нет необходимости сушить, то ее 2—3 раза промывают раствором, а затем уже заливают раствор до нужного уровня. При проведении особенно тщательных измерений растворы готовят прямо в измерительной системе для исключения контакта с атмосферой лаборатории. [c.29] Перекриста.плизация солей, очистка кислот. Для большинства электрохимических исследований выпускаемые промышленостью реактивы являются недостаточно чистыми, в том числе и марки осч , в которых содержатся примеси органических веществ. В связи с этим практически все соли перекристаллизовывают из бидистиллята и в зависимости ог требуемой чистоты перекристаллизация проводится два, три и даже четыре раза. Перекристаллизацию проводят обычно принятыми в химии методами, только посуду, применяемую при перекристаллизации, моют так, как это было изложено выше. [c.29] Если соль при перекристаллизации из воды образует кристаллогидраты, например N3.2504-ЮН2О, то перед прокаливанием ее необходимо высушить. Поскольку при нагревании кристаллогидрат часто расплавляется, высушивание следует производить при помешивании. Во избежание попадания механических загрязнений в фарфоровую чашку ее необходимо при этом прикрывать укрепленной сверху на штативе воронкой. [c.30] Серная кислота также очищается двойной перегонкой при давлении 5—10 мм рт. ст. Вторая фракция второй перегонки представляет собой 96 %-ный раствор, который хранят в запаянных ампулах. [c.31] Следует отметить, что очищенная таким образом серная кислота содержит органические примеси, которые могут оказывать существенное влияние на кинетические и адсорбционные измерения. Поэтому растворы серной кислоты перед измерениями нужно дополнительно очищать, например, предэлектролизом в ячейке, изображенной на рис. 1.3. Чистить серную кислоту активированным углем нельзя вследствие их химического взаимодействия. [c.31] Вернуться к основной статье