Naslov
Utjecaj površinskih procesa na kinetiku otapanja aluminija u limunskoj kiselini
(Effect of surface processes on the dissolution kinetics of aluminium in citric acid)

Autori
Šeruga, Marijan ; Hasenay, Damir

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Radovi u zbornicima skupova, cjeloviti rad (in extenso), znanstveni

Izvornik
I. Hrvatski simpozij o elektrokemiji, Zbornik radova / Gojo, Miroslav - Zagreb : Hrvatsko društvo kemijskih inženjera i tehnologa (HDKI), 1998, 29-32

Skup
I. hrvatski simpozij o elektrokemiji

Mjesto i datum
Varaždin, Hrvatska, 07.09.1998. - 09.09.1998

Vrsta sudjelovanja
Poster

Vrsta recenzije
Domaća recenzija

Ključne riječi
aluminij; kinetika otapanja; limunska kiselina
(aluminium; dissolution kinetics; citric acid)

Sažetak
Istraživan je utjecaj površinskih procesa (adsorpcija i površinsko kompleksiranje) na kinetiku otapanja aluminijske elektrode prekrivene tankim oksidnim filmom, u otopinama limunske kiseline pH = 2-8. Istraživanje je provedeno pomoću kulometrije uz kontrolirani potencijal uz upotrebu rotirajuće disk elektrode. Za mjerenja je korišten EG&G PAR Model 273 potenciostat kontroliran pomoću računala. Površina aluminijevog oksida u vodenim otopinama limunske kiseline u značajnoj je mjeri hidratizirana. Hidratizacija veze aluminij-kisik u oksidnom filmu, te naknadna disocijacija povšinskih hidroksilnih grupa, dovodi do mogućnosti odvijanja različitih površinskih procesa kao što su adsorpcija i površinsko kompleksiranje. U otopinama koje sadrže citratne ione dolazi do nastajanja odgovarajućih Al-citratih kompleksa, ali postoji i snažna tendencija specifično adsorbiranih liganada ka stvaranju površinskih kompleksa. Prema tome, otapanje aluminija u otopini limunske kiseline je veoma složen proces u kojem pored elektrokemijskih procesa značajnu ulogu mogu imati i površinski procesi. Da bi se utvrdilo da li je kinetika otapanja Al u limunskoj kiselini kontrolirana površinskim procesima ili transportom mase, ili pak postoji miješana kinetika procesa, provedena su mjerenja s rotirajućom disk elektrodom. Relativni doprinos pojedine kontrole (površinske ili transporta mase) na kinetiku ukupnog procesa, utvrđen je mjenjanjem brzine rotacije disk elektrode, pri stacionarnim uvjetima. Naime, otapanje rotirajuće Al/Al-oksid elektrode, izraženo kroz vrijednost stacionarne anodne struje, direktna je mjera brzine otapanja Al-oksidnog filma, budući da elektrokemijska oksidacija na granici faza metal/oksid nije korak koji određuje brzinu otapanja. Stoga, mjereći ovisnost anodne struje otapanja o vremenu pri kontroliranom potencijalu, te mijenjajući postupno brzinu rotacije elektrode pri stacionarnim uvjetima, možemo dobiti dublji uvid u kinetiku otapanja Al u limunskoj kiselini. U skladu s predhodno navedenim, provedena su struja(i)-vrijeme(t) mjerenja na kontroliranom potencijalu (Ekor) u otopinama limunske kiseline pH = 2-8. Nakon što je postignuta stacionarna vrijednost struje otapanja na stacionarnoj elektrodi (brzina rotacije je nula), mjenjana je brzina rotacije Al-elektrode u području 0-2500 o/min, te je praćena ovisnost stacionarne struje otapanja o brzini rotacije elektrode. Iz slike je vidljivo da u slučaju otopina limunske kiseline pH = 3-6 brzina rotacije (kutna brzina) nema utjecaja na vrijednost stacionarne struje otapanja, pa se prema kriterijima elektrodne kinetike radi o procesima otapanja koji su kontrolirani sporim površinskim procesima. U slučaju otopina limunske kiseline pH = 2, pH = 7, a posebno limunske kiseline pH = 8 opaža se ovisnost struje otapanja (pa prema tome i brzine otapanja) o brzini rotacije elektrode. Stoga se može zaključiti da prijenos mase (transportni procesi), ima vjerojatno odlučujuću ulogu u procesu otapanja Al u ovim otopinama. Utjecaj dodatka fluoridnih i citratnih iona na vrijednost struje otapanja. Daljnja istraživanja provedena su uz dodatak fluoridnih iona u osnovnu otopinu limunske kiseline, te je kao i u predhodnim mjerenjima praćena ovisnost struje otapanja o vremenu. Nakon uspostavljanja stacionarne vrijednosti struje u otopini limunske kiseline pH = 6, sukcesivno su u osnovnu otopinu dodavani alikvoti fluoridnih iona, te nakon toga naizmjenično su dodavani citratni i fluoridni ioni. Na osnovi prikazanih rezultata mjerenja na može se uočiti da: (i) dodatak fluoridnih iona u otopinu limunske kiseline značajno povećava brzinu otapanja Al, a brzina otapanja raste s porastom koncentracije fluoridnih iona u otopini, (ii) dodatak fluoridnih iona u limunsku kiselinu značajno mijenja kinetiku otapanja Al, od površinski kontroliranih procesa u "čistoj" limunskoj kiselini do vjerojatno miješane kinetike u smjesi limunske kiseline i fluoridnih iona, (iii) u slučaju dodavanja fluoridnih iona u osnovnu otopinu vjerovatno se radi o kompetitivnoj adsorpciji između citratnih i fluoridnih iona. Kako se nadalje iz Slike 2. može uočiti smanjenje brzine otapanja direktno je proporcionalno koncentraciji dodanih citratnih iona u smjesu fluoridnih iona i limunske kiseline, a stacionarna struja uspostavlja se vrlo brzo nakon dodavanja citratnih iona u smjesu. To jasno ukazuje na prisutnost reakcije izmjene liganda na površini Al. Ova reakcija je veoma brza i reverzibilna, te kontrolirana mješanjem otopine tj. rotacijom elektrode.

Izvorni jezik
Hrvatski

POVEZANOST RADA