Определение природы анодных токов винилморфолина при различных скоростях вращения микродискового электрода и температурах
Автор: Жонузоков С.Ю.
Журнал: Мировая наука @science-j
Рубрика: Основной раздел
Статья в выпуске: 1 (34), 2020 года.
Бесплатный доступ
В статье для определения природы анодного тока винилморфолина выявлены зависимости величины предельного анодного тока деполяризатора от числа оборотов дискового микроанода. Определены природы предельного анодного тока окисления винилморфолинав уксусной кислоте от корня квадратного из скорости вращения микроанода в различных фоновых электролитов.
Винилморфолин, предельный ток, дисковый микроанод, уксусная кислота, концентрация, реагент, платина, электроокисления, фоновый электролит
Короткий адрес: https://sciup.org/140264959
IDR: 140264959
Текст научной статьи Определение природы анодных токов винилморфолина при различных скоростях вращения микродискового электрода и температурах
Электродные процессы, не сопровождающиеся образованием новой фазы, в неводных и смешанных растворах изучены крайне недостаточно. Между тем исследование таких процессов позволило бы полнее установить закономерности и аномалии электрохимической кинетики.
Для определения природы анодного тока окисления ВМ, в первую очередь, необходимо было выявить зависимости величины предельного тока деполяризатора от числа оборотов дискового микроанода. Проведенное при 24оС и различных числах оборотов электрода (380, 725, 1085, 1400 об/мин) исследование показало, что величина предельного тока окисления реагента прямопропорциональна числу оборотов дискового микроанода (рис.).
На рис. в качестве примера приведена зависимость значений предельноготока окисления ВМ в уксусной кислоте от корня квадратногоиз
Рис. Зависимость предельного тока окисления ВМот д m (об/мин)1/2 в СН 3 СООН. Концентрация фона, моль/л: 1, 1' – 0,20 МLiNO 3 ; 2, 2' – 0,25 М СН 3 СООK; 3, 3' – 0,20 МLiClO 4 ; 4, 4' – 0,15 МLiCI.
Концентрация ВМ, моль/л: 1,2, 3, 4, - 2 ⋅ 10-4; 1', 2', 3', 4' - 4 ⋅ 10-4.
скорости вращения микроанода во всех изученных фонах.
Как видно из рисунка и данных табл. 1, все четыре экспериментальные точки, отвечающие разным скоростям вращения электрода, хорошо укладываются на прямую, проходящую через начало координат, что свидетельствует о диффузионном характере предельного тока электроокисленияВМ на платиновом дисковом микроаноде.
Обнаруженное ограничение предельного анодного тока окисления ВМ скоростью массопереноса было установлено для всех изучавшихся фоновых электролитов и использованного протолитического растворителя – CH 3 COOH. Этот вывод также подтверждается найденным средним значением температурного коэффициента предельного тока электроокисленияВМ,который найден в интервале температур 24 – 40 оС и равен 3,5 – 4,5 % на градус (табл.2). В более широких интервалах температур раствора эксперименты не проводились, так как ниже 24оС применяемые фоны в исследованных протолитических средах ввиду их ограниченной растворимости частично осаждались, а выше 40оС имело место растворение агар-агарового геля соединительного мостика.
Таблица 1
Результаты и зависимости силы предельного тока электроокисления одной молекулы ВМ на платиновом микродисковом аноде в уксуснокислой среде в присутствии различных по природе фоновых электролитов от корня квадратного из числа оборотов электрода в мин.
|
Природа и концентрация фона, моль/л |
Скорость вращения электрода, об/мин |
л m , (об/мин)1/2 |
Величина предельного тока, мкА |
|
|
2 ⋅ 10-4 М |
4 ⋅ 10-4 М |
|||
|
0,25 СН 3 СООNa |
380 |
19,49 |
3,96 |
7,94 |
|
725 |
26,93 |
5,12 |
10,25 |
|
|
1085 |
32,94 |
6,18 |
12,36 |
|
|
1400 |
37,42 |
7,06 |
13,98 |
|
|
0,25 СН 3 СООК |
380 |
19,49 |
4,05 |
8,11 |
|
725 |
26,93 |
5,21 |
10,43 |
|
|
1085 |
32,94 |
6,27 |
12,55 |
|
|
1400 |
37,42 |
7,15 |
14,31 |
|
|
0,15 LiCl |
380 |
19,49 |
4,44 |
8,85 |
|
725 |
26,93 |
6,00 |
11,97 |
|
|
1085 |
32,94 |
7,16 |
14,26 |
|
|
1400 |
37,42 |
8,24 |
16,43 |
|
|
0,15 LiNO 3 |
380 |
19,49 |
4,40 |
8,81 |
|
725 |
26,93 |
5,96 |
11,93 |
|
|
1085 |
32,94 |
7,12 |
14,22 |
|
|
1400 |
37,42 |
8,20 |
16,39 |
|
|
0,20 LiClO 4 |
380 |
19,49 |
7,78 |
15,56 |
|
725 |
26,93 |
10,65 |
21,24 |
|
|
1085 |
32,94 |
12,66 |
25,32 |
|
|
1400 |
37,42 |
15,51 |
29,02 |
|
На основе проведенных исследований установлено, что при электроокислении одной молекулы ВМ на платиновом микродисковом аноде в протолитических неводных средах в зависимости от природы фона и среды потенциал полуволны (Е 1/2 ) окисления реагента смещается в область более положительных значений потенциалов при переходе от менее кислых к более кислым фонам. Показано, что прямопропорциональная зависимость между величиной предельного тока и концентрацией используемого реагента для всех изученных неводных растворов и фоновых электролитов достаточно хорошо соблюдается в области концентраций 2 ⋅ 10-2 – 2 ⋅ 10-5 моль/л.
Выявленный факт позволяет считать, что для скорости процесса анодного окисления ВМ возможно применять уравнение конвективной диффузии для дискового вращающегося электрода [1-4]. Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод о том, что скорость анодного окисления исследованного деполяризатора в неводных протолитических средах, на различных по кислотно-основным свойствам фоновых электролитах лимитируется диффузией к электроду.
Таблица 2
Результаты зависимости величины предельного тока окисления одной молекулы ВМ на платиновом микродисковом аноде от температуры исследуемых неводных уксуснокислых растворов
|
Природа и концентраци я фона, моль/л |
Температурны й коэффициент предельного тока |
Температура исследуемого раствора, оС |
Величина предельного тока, мкА |
|
|
2 ⋅ 10-4 М |
4 ⋅ 10-4 М |
|||
|
0,25 СН 3 СООNa |
3,37 |
24,0 |
4,082 |
8,121 |
|
3,38 |
30,0 |
4,903 |
9,762 |
|
|
40,0 |
6,601 |
13,174 |
||
|
0,25 СН 3 СООК |
3,39 |
24,0 |
4,124 |
8,161 |
|
3,51 |
30,0 |
4,942 |
9,804 |
|
|
40,0 |
6,645 |
13,212 |
||
|
0,15 LiCl |
4,27 |
24,0 |
4,361 |
8,651 |
|
3,33 |
30,0 |
5,443 |
10,875 |
|
|
40,0 |
7,245 |
14,432 |
||
|
0,15 LiNO 3 |
4,23 |
24,0 |
4,322 |
8,612 |
|
3,29 |
30,0 |
5,404 |
10,832 |
|
|
40,0 |
7,206 |
14,393 |
||
|
0,20 LiClO 4 |
4,20 |
24,0 |
7,758 |
15,632 |
|
3,71 |
30,0 |
9,825 |
19,594 |
|
|
40,0 |
13,463 |
26,871 |
||
На основании поляризационных кривых окисления ВМ, снятых при различных температурах раствора и числах оборотов платинового дискового микроанода во всех изученных фонах и неводных растворах установлена диффузионная природа тока электроокисления реагента, а методом логарифмического анализа установлен его необратимый характер.
Выявленные закономерности важны для выяснения необходимости термостатирования анализируемых растворов. Установлено, что процесс электроокисленияВМ на платиновом дисковом микроаноде во всех изученных средах необратим и сопровождается отдачей одного электрона.
Полученные данные позволили предположить, что ВМ можно успешно применять в качестве специфичного аналитического реагента на ионы различных металлов в неводной амперометрии.
Список литературы Определение природы анодных токов винилморфолина при различных скоростях вращения микродискового электрода и температурах
- Гейровский Я., Кута Я. Основы полярографии. -М: Мир. -1965. -559 с.
- Томилов А.П., МайровскийС.Г., Фиошин М.Я., Смирнов В.А. Электрохимия органических соединений.-М: Химия. -1965. -591 с.
- РахматовХ.Б., ХоллиевШ.Х., Курбанов А.Ш., Рустамов С.Р. Определение числа электронодонорства при окисление некоторых растворов органических реагентов. НаучныйвестникСамГУ. - 2017. №5(103) с.107-110.
- Rakhmatov Kh.B., KhollievSh.Kh., YuldashevT.R., FarmonovH.Z.Determination of the nature of anodic currents of vinilmorphline anodic oxidation in non - aqueous medium. Austrian Journal of Technical and NaturalSciences - 2018. № 5-6. p.49 - 52.
