гальванотехники.
Книга может заинтересовать работников смежных областей при организации и осуществлении электрохимических методов анализа и в других специальных случаях.
Предисловие
Необходимость создания специального руководства к лабораторному практикуму по теоретической электрохимии вызвана тем, что до последнего времени для подготовки к выполнению работ приходилось рекомендовать пособия, которые в значительной степени устарели, либо не отвечают требованиям технологических институтов.
Выпуская практикум по теоретической электрохимии, авторы рассчитывают, что этим пособием смогут воспользоваться не только студенты-электрохимики, но и другие учащиеся, слушающие аналогичные курсы. Мы надеемся также, что специалисты, работающие в области электрохимической технологии, а также работники лабораторий найдут в данном пособии полезные сведения по технике и методике электрохимических измерений.
При составлении практикума были использованы литографированные издания по теоретической электрохимии, выпущенные ранее в Уральском политехническом институте А. И. Левиным (в 1938, 1940 гг.), А. И. Левиным и А. В. Помосовым (1961 г.). Кроме того, в основу данного практикума было положено «Руководство к лабораторным занятиям по теоретической электрохимии» (Часть I), написанное в соавторстве с Е. А. Укше и изданное в Уральском политехническом институте в 1957 г.
Содержание практикума построено так, что не повторяет выполненных в других лабораториях работ, например, по физиче-ск»й химии.
В связи с тем, что студенты начинают занятия в лаборатории •*о того, как завершается чтение курса лекций, каждой л:абора-
торной работе практикума предпослано теоретическое введение. Это позволит учащемуся глубже разобраться в особенностях поставленной перед «им задачи и более основательно закрепить знания по уже пройденным разделам курса.
Теоретические разделы практикума изложены с учетом современного состояния электрохимической науки.
Для выполнения лабораторной работы студент не должен ограничиваться беглым просмотром соответствующего теоретического введения. Чтобы выполнить задачу с достаточным знанием содержания и методики экспериментирования, а также усвоить основные теоретические положения курса лекций, необходимо не только внимательно прочитать и разобрать теоретическое введение, но и ознакомиться с рекомендуемой к каждой главе литературой.
Настоящее руководство составлено таким образом, чтобы по всем разделам практикума студенты по указанию руководителя могли выполнять несколько вариантов одной и той же работы. Этим имеется в виду расширить круг практических занятий по электрохимии, что позволит также устранить возможность повторения студентами результатов однотипных исследований.
Авторы приносят благодарность Т. Н. Рогаткиной, Е. А. Алфимовой и В. А. Мухину за помощь в подготовке рукописи.
Оглавление
Предисловие ................................................................................. 3
Глава I
МЕТОДИКА, АППАРАТУРА И ОБРАБОТКА ДАННЫХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ .........................................-.............. 5
Электроизмерительные приборы, применяемые в электрохимии ... 5
§ 1. Осциллографы............................................................ 6
§ 2. Компенсационные методы измерения э. д. с................... 10
§ 3. Приборы для измерения сопротивлений .....„................. 16
§ 4. Приборы для измерения количества электричества (куло-
нометры).....................,.................................................. 20
§ 5. Приборы для измерения емкости.................................... 25
Вспомогательные и специальные приборы, применяемые при
электрохимических измерениях ............................................. 26
§ 6. Кенотроны и ламповые усилители постоянного тока ......... 26
§ 7. Преобразователи и выпрямители тока ........................... 31
§ 8. Аккумуляторы ............................................................ 33
§ 9. Гальванические элементы ............................................. 3S
§10. Полуэлементы (электроды сравнения) ........................... 38
Некоторые особенности и техника лабораторного электрохимического эксперимента ............................................................... 44
§ 11. Применение и правила работы со ртутью ..................... 44
§ 12. Очистка ртути ....................-...................................... 45
§ 13. Получение очень чистой воды....................................... 47
§ 14. Платиновые и платинированные электроды .................. 49
§ 15. Получение чистого водорода ....................................... 50
§ 16. Поддержание постоянной температуры ........................ 52
§ 17. Составление отчетов и обработка данных эксперимента 51
Литература.................................................................................... 58
Глава II ЗАКОН ФАРАДЕЯ, ЭЛЕКТРОАНАЛИЗ, КУЛОНОМЕТРИЯ ............ 59
Закон Фарадея .....................,............................................... 59
§ 1. Сравнение кулонометров................................................ 61
§ 2. Выход по току при электроосаждении металлов ............ 64
§ 3. Электровесовой анализ ................................................ 67
§ 4. Кулонометрия .............................-............................. 69
Литература.................................................................................... 72
Глава III ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТОВ .................................... 73
§ 1. Закон Ома в проводниках второго рада ........................ 73
§ 2. Зависимость удельной и эквивалентной электропроводно-
стей от концентрации электролита.................................... 76
§ 3. Определение температурного коэффициента электропроводности электролитов ..............................,.................... 84
§ 4. Определение растворимости труднорастворимых солей ... 85
§ 5. Исследование комплексных соединений ........................... 86
§ 6. Определение константы диссоциации органической кислоты .............................................................................. 91
§ 7. Кондуктометрическое титрование ................................. 92
Литература .................................................................................... 99
Глава IV ЧИСЛА ПЕРЕНОСА ..................................................................... 100
§ 1. Определение чисел переноса Гитторфа ........................... 100
§ 2. Определение чисел переноса методом подвижной границы 105
§ 3. Числа переноса в твердых слоях.................................... 108
Литература.................................................................................... 111
Глава V ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ И ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ 112
§ 1. Определение максимальной работы и теплового эффекта
химической реакции в гальванических элементах ............... 112
§ 2. Измерение равновесного потенциала .............................. 115
§ 3. Определение равновесного потенциала свинца в солевых
расплавах с помощью хлорного электрода сравнения ......... 125
§ 4. Концентрационные элементы с переносом..................... 128
§ 5. Определение чисел переноса по измерению э. д. с. концентрационных элементов с переносом .................................... 131
§ 6. Определение коэффициентов активности соляной кислоты
методом э. д. с.........»..................................................... 132
§ 7. Концентрационные элементы без переноса ..................... 135
§ 8. Определение активности металла в амальгаме ............... 139
§ 9. Исследование комплексных соединений .........•................. 140
§ 10. Окислительно-восстановительный электрод .................. 144
§ 11. Электролитическое измерение рН................................. 149
§ 12. Определение рН раствора при помощи водородного и
хингидронного электродов................................................ 158
§ 13. Измерение рН сурьмяным электродом ........................ 160
§ 14. Определение рН раствора при помощи стеклянного
электрода........................................................................ 160
§ 15. Определение рН гидратообразования ........................... 162
§ 16. Потенциометрический анализ ....................................... 166
§ 17. Компенсационное титрование кислоты ........................ 171
§ 18. Дифференциальное титрование кислоты и смеси галоидных солей.............................................................................. 172
§ 19. Некомпенсационное титрование ................................. 1/3
Литература .................................................................................... 175
Глава VI
ЭЛЕКТРОПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ДВОЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЛОЙ................................................................................. 177
§ 1. Снятие электрокапиллярных кривых.............................. 177
§ 2. Измерение краевого утла смачивания........................... 183
§ 3. Определение емкости двойного электрического слоя на
твердом электроде ............................................................ 185
Литература.........................................................:.......................... 190
Глава VII ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ........................ 191
Методика и аппаратура поляризационных измерений .........,......... 191
§ 1. Коммутаторный метод измерения поляризации ............... 198
§ 2. Исследование поляризации во времени ........................ 200
Диффузионная кинетика электродных процессов ........................ 201
§ 3. Концентрационная поляризация .................................... 201
§ 4. Полярографический метод анализа ................................. 206
§ 5. Амперометрическое титрование....................................... 211
Перенапряжение при разряде ионов водорода ........................... 212
Перенапряжение при выделении кислорода................................. 218
Перенапряжение при электроокислении органических кислот ...... 222
Литература...................................................................................• 225
Глава VIII
ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ...............................................................••• 226
§ 1. Влияние условий электролиза на электрокристаллизацию металлов .......................................,................................ 226
§ 2. Электроосаждение металлов из растворов их комплексных солей..................................................................... 230
§ 3. Влияние поверхностно активных веществ на электроосаждение металлов ............................................................... 233
§ 4. Изучение условий получения некомпактных, рыхлых катодных отложений металлов............................................. 239
§ 5. Совместный разряд ионов............................................. 242
§ 6. Определение энергии активации электрохимических 'реакций разряда ионов............................................................ 249
§ 7. Изучение влияния переменного тока на поляризацию металлического электрода................................................... 253
§ 8. Электрохимическое восстановление монохромата натрия
на различных электродах................................................ 259
Литература .................................................................................... 262
Глава IX АНОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ ........................ 263
§ 1. Анодная пассивность никеля .......................................... 263
§ 2 Механическая пассивность .......................................... 267
§ 3. Анодное растворение сплавов ....................................... 270
§ 4 Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией .....„....................................................................... 274
§ 5. Электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией ........................,..................................................... 281
§ 6. Исследование коррозионных диаграмм поляризации ...... 284
Литература ........................,........................................................... 290
