Образование гидридов при катодной поляризации олова в растворах серной кислоты

Abstract

Исследованы кинетика и механизм катодного образования гидридов олова в растворах серной кислоты в интервале концентраций от 1 до 6 н. Определены кинетические параметры выделения водорода на оловянном катоде: коэффициенты переноса αк, теоретические и экспериментальные угловые коэффициенты bтеор и bэксп, токи обмена i₀, перенапряжение выделения водорода ηH₂. Установлено предельное перенапряжение водорода (η⁰H₂ = 0.300 В) и рассчитано из температурной зависимости токов обмена значение энергии активации Еа = 34.22 кДж/моль, свидетельствующее о кинетическом контроле скорости реакции выделения водорода. Показано, что образование гидридов олова при выделении водорода на оловянном катоде оказывает влияние на величины угловых коэффициентов bэксп поляризационных кривых. Приведены экспериментальные данные по образованию SnH₂ и SnH₄ при электролизе на оловянном электроде. Рассмотрен механизм восстановления водорода в процессе образования гидридов олова.

Катодне виділення водню на олов’яному катоді супроводжується утворенням гідридів олова, що відображається на кінетичних параметрах електродного процесу. Вираховано кінетичні параметри катодного виділення водню на олов’яному катоді: коефіцієнти переносу αк, теоретичні та експериментальні кутові коефіцієнти bтеор i beксп, струми обміну, перенапруги виділення водню. Показано, що утворення гідридів олова при виділенні водню на олов’яному катоді приводить до деполяризаційного ефекту, який чинить вплив на кутові коефіцієнти bексп поляризиційних кривих. Вивчено утворення побічних реакцій при виділенні водню на олов’яному електроді — гідридів і моногідридів олова, які розпушують поверхню олова, а протікання реакції диспропорцінування моногидридів олова приводить до утворення дигідриду олова і до покриття електрода дрібнодисперсним порошком олова.

The kinetics and mechanism of the cathodic formation of tin hydrides and tin pulverization in sulfuric acid solutions in a concentration range of 1–6 N have been studied. The kinetic parameters of hydrogen evolution at a tin cathode: transfer coefficients αk, theoretical and experimental angular coefficients btheor and bexp, exchange currents io, hydrogen evolution overpotential hH2 have been determined. The limiting hydrogen evolution overpotential has been determined to be η⁰H₂ = 0.300 V, and activation energy values (Ea=34.22 kJ/mol) have been calculated from the temperature dependence of exchange currents, indicating the kinetic control of hydrogen evolution reaction rate. It has been shown that the formation of tin hydrides on hydrogen evolution at a tin cathode affects the angular coefficients bexp of polarization curves. Experimental data on the formation of SnH₂ and SnH₄ in electrolysis at a tin electrode are given. The mechanism of reduction of hydrogen during the formation of tin hydrides is discussed.