Лабораторна робота № 8 Електролітичне визначення нікелю з сульфатно-аміачного електроліту

Нікель є електровід'ємним металом (= –0,23 В), кількісно з кислих розчинів він не висаджується, оскільки паралельно із виділенням металу на катоді починається відновлення водню. Отриманий при цьому пористий осад легко осипається з поверхні електроду.

Для повного виділення нікелю зменшують концентрацію H⁺-іонів за допомогою аміачно-амонійної буферної суміші, що складається з NH₄OH та (NH₄)₂SO₄. Підвищення рН розчину сприяє значному зміщенню потенціалу виділення водню в бік від'ємних значень. В присутності NH₄OH іони нікелю зв'язані у розчинний комплекс [Ni(NH₃)₆]²⁺, рН розчину знижується до 9…10 одиниць, а потенціал виділення нікелю стає більш від'ємним. Осад, одержаний з розчину комплексної сполуки, більш щільний і рівномірний.

Підігрів електроліту зменшує перенапругу електровідновлення іонів нікелю. В умовах цієї роботи різниця потенціалів збільшується настільки, що водень не перешкоджає кількісному виділенню нікелю з розчину.

Електроліз проводять при напрузі 2,5…3,0 В, використовуючи платинову сітку в якості катоду і платинову спіраль як анод. При цьому електродні процеси мають вигляд:

Катод (–) [Ni(NH₃)₆]²⁺ + 2e^– → Ni⁰ + 6NH₃↑

Анод (+) 4OH^– – 4e^– → O₂ + 2H₂O.

Внаслідок проходження анодної реакції рН розчину може зменшитися, що призведе до небажаного підвищення потенціалу виділення водню. Буферна суміш, підтримуючи практичне незмінне значення рН електроліту, виключає це явище. Один з її компонентів – (NH₄)₂SO₄ – також збільшує електропровідність розчину.

.

Реактиви та посуд:

1. Аналізований розчин.

2. NH₄OH концентрований.

3. (NH₄)₂SO₄, суха речовина.

4. Диметилгліоксим, 1% розчин.

5. Спирт етиловий.

6. Циліндри мірні на 20 и 100 мл.

7. Склянка хімічна на 300 мл – 2 шт.

8. Промивалка з дистильованою водою.

Методика проведення роботи

До розчину сірчанокислого нікелю (досліджуваний розчин) додають 5 г сірчанокислого амонію, 15 мл NH₄OH (конц.) та воду. Розчин нагрівають до 40…45⁰С. У склянку занурюють електроди (катод треба попередньо підготувати та зважити), вони не повинні торкатися один одного та стінок чи дна склянки. Катод можна повністю занурити у електроліт. Збирають схему (рис. 5.1). Вмикають перемішування та джерело постійного струму. Не слід одразу накладати на електроди максимальну напругу, оскільки в цьому випадку можливе інтенсивне виділення водню. На початку електролізу встановлюють напругу 2,5 В, через 10 хвилин напругу збільшують до 2,8 В, а ще через 5 – до 3 В. Після цього електроліз триває 40…45 хвилин. Процес закінчують, коли крапельна проба на нікель з диметилгліоксимом дає негативний результат.

Не вимикаючи струму, стакан з електролітом опускають і ретельно промивають електроди дистильованою водою. Вимикають струм і додатково промивають катод шляхом 4–5 разового занурення в стакан з дистильованою водою. Катод промивають етиловим спиртом та сушать протягом 3 хвилин у сушильній шафі за температури 80⁰С. Зважують.

Кількість нікелю визначають за різницею мас катода після і до електролізу.