Влияние пиридина на кинетику реакции выделения водорода на железе в кислых хлоридных средах

Д. В. Балыбин; В. И. Вигдорович; Л. Е. Цыганкова; О. Ю. Кузина

Влияние пиридина на кинетику реакции выделения водорода на железе в кислых хлоридных средах

Д. В. Балыбин¹, В. И. Вигдорович², Л. Е. Цыганкова³, О. Ю. Кузина⁴

научная статья Страницы: 867-875

¹ к.х.н., ст. преподаватель, кафедра аналитической и неорганической химии, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина
² д.х.н., профессор, кафедра «Химия наноматериалов», Тамбовский государственный технический университет им. Г.Р. Державина
³ д.х.н., профессор, зав. кафедрой аналитической и неорганической химии, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина
⁴ магистрант, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Ключевые слова: железо ионы водорода вода разряд кинетика замедленная стадия пиридин концентрация латеральная диффузия

Аннотация

Изучена кинетика реакции выделения водорода на железе в водных растворах HC1 с постоянной ионной силой, равной 1, в присутствии пиридина. Показано, что при введении в фоновые растворы 0,5 мМ С5Н5N наблюдается смена замедленного разряда лимитирующей латеральной диффузией, которая остается скорость-определяющей и при последующем двукратном увеличении Спиридина; с дальнейшим повышением Спиридина до 5 мМ лимитирующей становится реакция рекомбинации, а наличие 10 мМ добавки вновь приводит к значениям кинетических параметров РВВ, соответствующим замедленному разряду. Установлено, что скорость твердофазной диффузии через стальную мембрану не зависит от природы лимитирующей стадии РВВ.

Для цитирования

Балыбин Д.В., Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Кузина О.Ю. Влияние пиридина на кинетику реакции выделения водорода на железе в кислых хлоридных средах // Нелинейный мир. 2013. № 12. С. 867–875.

Список источников

Фрумкин А.Н., Багоцкий В.С., Иофа З.А., Кабанов Б.Н. Кинетика электродных процессов. М.: Изд-во МГУ. 1952.
Фрумкин А.Н. Избранные труды: Электродные процессы. М.: Наука. 1967.
Фрумкин А.Н. Перенапряжение водорода. М.: Наука. 1988.
Кришталик Л.И. Итоги науки и техники // Электрохимия. 1977. Т. 12. С. 5-55.
Кузнецов В.А. Графическое представление процесса выделения водорода на железе в широком спектре частот // Электрохимия. 1983. Т. 21. № 19. №8 С. 1107-1110.
Enyo M.The coupled-control of electrode processes. Experimental evidences and interpretations // I. Res. Inst. Catal. Hokkaido Unit. 1979. V. 27. № 2. Р. 63-77.
Феттер К. Электрохимическая кинетика. М.: Химия. 1967.
Багоцкая А.И. Влияние состава раствора на скорость диффузии электролитического водорода на поверхности поляризованного электрода в щелочных растворах // Докл. АН СССР. 1956. Т. 110. № 3. С. 397-400.
Hurlen T. Electrochemical behavior of iron // Acta chem. Scand. 1960. V. 14. № 7. С. 1533-1554.
Enyo M., Conuay B.E., Bockris J.O.M., Yeager E., Khan E.S.U.M., White R.E. Comprehensive Treatise of Electrochemistry. N.Y.: Plenum Press. 1983. V. 7. P. 241.
Trasatti S. Discussion // J. Electrochem. Soc. 1971. V. 18. № 12. P. 1961-1963.
Кузнецов В.В., Халдеев Г.В., Кичигин В.И. Наводороживание металлов в электролитах. М.: Машиностроение. 1993.
Vielstich W., Jahn D. // Z. Elektrochem. 1960. B. 64. S. 43.
Делахей П. Двойной слой и кинетика электродных процессов. М.: Мир. 1967.
Маринович. В., Деспич А.Р. Катодное выделение водорода из растворов уксусной кислоты // Электрохимия. 2004. Т. 40. № 10. С. 1155-1160.
Vigdorovich M.V., Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E. Hydrogen diffusion through the steel membrane in conditions of its anodic polarization // J. Electroanal. Chem. 2006. V. 596. № 1. P. 1-6.
Marinovic V., Despic A.R. Hydrogen evolution from solutions of citric acids 1 // J. Electroanalyt. Chem. 1997. V. 431. №1. P. 127-132.
Marinovic V., Despic A.R. Phosphoric acidas a source of hydrogen in cathodic hydrogen evolution // J. Serb. Chem. Soc. 1998. V. 63. № 7. P. 545-553.
Marinovic V., Despic A.R. Phosphoric acid as a source of hydrogen in cathodic hydrogen evolution on silver // Electrochim. Acta. 1999. V. 44. № 23. P. 4073-4077.
Кичигин В.И., Шадрин О.А., Шерстобитова И.Н. Влияние адсорбированных алифатических спиртов на кинетику разряда ионов водорода на железном электроде. Деп. в ВИНИТИ 12.03.82. № 1057-82. М., 1982.
Афанасьев Б.Н. Кинетика электрохимических реакций в присутствии поверхностно-активных веществ. Сообщение I. Роль стадии проникновения иона деполяризатора в поверхностный слой в электрохимической кинетике. Деп. в ВИНИТИ. № 4434-83. М., 1983.
Eldakar N., Nobe K. Effect of tolyl triazole on iron corrosion and the hydrogen evolution reaction in H2SO4 // Corrosion (USA). 1976. V. 32. № 6. P. 238-242.
Abou-Romia M.M., Hefny M.M. Electrochemical behavior of iron in H2SO4 containing thiophene // J. Electroanal. Chem. 1982. V. 136. № 2. P. 339-344.
Aramaki K. Inhibition effect of olefinic amines on cathodic process of iron in acid solution // Denki kagaku. 1975. V. 44. № 12. P. 771-777.
Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ. 1978.
Подобаев Н.И., Столяров А.А. О причинах снижения перенапряжения водорода на железе при адсорбции малых количеств ПАВ // Защита металлов. 1971. Т. 7. № 5. С. 78-79.
Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Дьячкова Т.П. Влияние катодной поляризации на диффузию водорода через стальную мембрану из этиленгликолевых растворов НС1 // Защита металлов. 2002. Т. 38. № 5. C. 514-520.
Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Дьячкова Т.П. Влияние природы растворителя на диффузию водорода через стальную мембрану в условиях анодной и катодной поляризации // Химия и химическая технология. 2001. Т. 44. № 2. C. 80-86.
Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Копылова Е.Ю. Влияние дигидроарсената натрия на кинетику восстановления ионов водорода на железе и диффузию водорода через стальную мембрану из водных и этиленгликолевых растворов НС1 // Электрохимия. 2003. Т. 39. № 7. С. 832-839.
Вигдорович В.И., Копылова Е.Ю. Влияние катодной поляризации на диффузию водорода через стальную мембрану из этиленгликолевых растворов НС1, содержащих As(V) // Электрохимия. 2004. Т. 40. № 2. С. 180-184.
Вигдорович В.И., Алехина О.В. Влияние воды и тиомочевины на кинетику выделения водорода и его диффузию через стальную мембрану из растворов системы С2Н4(ОН)2 - Н2О - НС1 // Коррозия: материалы, защита. 2004. № 12. С. 8-13.
Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Алехина О.В. Влияние внешней поляризации на диффузию водорода через стальную мембрану из этиленгликолевых растворов с постоянной ионной силой, содержащих тиомочевину // Сорбционные и хроматографические процессы. 2005. Т. 5. № 4. С. 590-598.
Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В. Кинетика реакции выделения водорода на железе и его диффузия через мембрану из этиленгликолевых растворов // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2011. Т 47. № 5. С. 103-108.
Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V. Influence of guanidine on kinetics of hydrogen evolution reaction on iron and its diffusion through steel membrane in acidic chloride media // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2011. V. 653. № 1. P. 1-6.
Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В., Крыльский Д.В., Яковлева В.А. Влияние гуанидина на выделение и диффузию водорода // Вестник ТГУ. 2010. Т. 16. № 1. С. 94-107.
Балыбин Д.В., Кузина О.Ю., Цыганкова Л.Е., Вигдорович В.И. Квантово-механический расчёт дробных зарядов на атомах в молекуле гуанидина и его производных // Вестник ТГУ. 2012. Т. 17. Вып. 4.
Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V., Kichigin V.I. Inﬂuence of o-ﬂuorophenylbiguanidine on the kinetics of hydrogen evolution reaction on iron, the nature of rate-determining step and hydrogen diffusion through a steel membrane // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2013. V. 689. №1. P. 117-123.
Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В., Орлова А.М. Исследование кинетики реакции выделения водорода на железе и его проникновения в металл в этиленгликолевых растворах НС1 // Вестник ТГУ. 2012. Т. 15. Вып. 1.
Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В., Романцова С.В. Влияние природы растворителя и добавок фенилбигуанидина на кинетику реакции выделения водорода на железе в кислых средах // Вестник ТГУ. 2011. Т. 16. Вып. 3.
Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В., Кузина О.Ю., Крыльский Д.В. Влияние о-фторфенилбигуанидина на кинетику реакции выделения водорода на железе и его диффузию через стальную мембрану в водных растворах НС1 // Наукоёмкие технологии. 2012. Т. 12. № 11. С. 52-58.
Физико-химические методы анализа / под ред. В.Б. Алесковскогои К.Б. Яцимирского). М.-Л.: Химия. 1971.
Альберт А., Сержент Е. Константы ионизации кислот и оснований М.-Л.: Химия. 1964.
Введенский А.В., Гуторов И.А., Морозова Н.Б. Кинетика катодного выделения водорода на переходных металлах // Конденсированные среды и межфазные границы. 2010. Т. 12. № 4. С. 288-300.
Балыбин Д.В. Влияние гуанидина и фенилбигуанидина на кинетику реакции выделения водорода на железе и его диффузию через стальную мембрану в этиленгликолевых растворах НС1: Автореф. дисс-канд. хим. наук. Тамбов, 2011. 20 с.
Введенский А.В. Кинетика реакции выделения водорода на ряде металлов IB и VIIIB подгрупп периодической системы // Коррозия: материалы, защита. 2011. № 12. С. 23-29.
Кришталик Л.И. Электродные реакции. Механизм элементарного акта. М.: Наука. 1979.
Кришталик Л.И., Кузьменко Б.Б. Об адсорбции водорода на вольфраме в растворе щелочи // Электрохимия. 1973. Т 9. № 5. С. 664-666.
Фрумкин А.Н., Долин П.И., Эршлер Б.В. Сравнение скоростей разряда Н⁺ - ионов со скоростью суммарного процесса выделения водорода на pt // Журнал физической химии. 1940. Т. 14 № 7. С. 907-915.
Гохштейн А.Я. Обмен между двумя видами адсорбированного водорода // Электрохимия. 1971 Т. 7. № 4. С. 594.
Балыбин Д.В., Кузина О.Ю., Цыганкова Л.Е., Вигдорович В.И. Влияние м-нитрофенилбигуанидина на кинетику реакции выделения водорода на железе и его диффузию через стальную мембрану в кислых хлоридных средах // Вестник ТГУ. Сер.: Естественные и технические науки. 2013. Т. 18. № 1. С. 375-380.

[1] Фрумкин А.Н., Багоцкий В.С., Иофа З.А., Кабанов Б.Н. Кинетика электродных процессов. М.: Изд-во МГУ. 1952.

[2] Фрумкин А.Н. Избранные труды: Электродные процессы. М.: Наука. 1967.

[3] Фрумкин А.Н. Перенапряжение водорода. М.: Наука. 1988.

[4] Кришталик Л.И. Итоги науки и техники // Электрохимия. 1977. Т. 12. С. 5-55.

[5] Кузнецов В.А. Графическое представление процесса выделения водорода на железе в широком спектре частот // Электрохимия. 1983. Т. 21. № 19. №8 С. 1107-1110.

[6] Enyo M.The coupled-control of electrode processes. Experimental evidences and interpretations // I. Res. Inst. Catal. Hokkaido Unit. 1979. V. 27. № 2. Р. 63-77.

[7] Феттер К. Электрохимическая кинетика. М.: Химия. 1967.

[8] Багоцкая А.И. Влияние состава раствора на скорость диффузии электролитического водорода на поверхности поляризованного электрода в щелочных растворах // Докл. АН СССР. 1956. Т. 110. № 3. С. 397-400.

[9] Hurlen T. Electrochemical behavior of iron // Acta chem. Scand. 1960. V. 14. № 7. С. 1533-1554.

[10] Enyo M., Conuay B.E., Bockris J.O.M., Yeager E., Khan E.S.U.M., White R.E. Comprehensive Treatise of Electrochemistry. N.Y.: Plenum Press. 1983. V. 7. P. 241.

[11] Trasatti S. Discussion // J. Electrochem. Soc. 1971. V. 18. № 12. P. 1961-1963.

[12] Кузнецов В.В., Халдеев Г.В., Кичигин В.И. Наводороживание металлов в электролитах. М.: Машиностроение. 1993.

[13] Vielstich W., Jahn D. // Z. Elektrochem. 1960. B. 64. S. 43.

[14] Делахей П. Двойной слой и кинетика электродных процессов. М.: Мир. 1967.

[15] Маринович. В., Деспич А.Р. Катодное выделение водорода из растворов уксусной кислоты // Электрохимия. 2004. Т. 40. № 10. С. 1155-1160.

[16] Vigdorovich M.V., Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E. Hydrogen diffusion through the steel membrane in conditions of its anodic polarization // J. Electroanal. Chem. 2006. V. 596. № 1. P. 1-6.

[17] Marinovic V., Despic A.R. Hydrogen evolution from solutions of citric acids 1 // J. Electroanalyt. Chem. 1997. V. 431. №1. P. 127-132.

[18] Marinovic V., Despic A.R. Phosphoric acidas a source of hydrogen in cathodic hydrogen evolution // J. Serb. Chem. Soc. 1998. V. 63. № 7. P. 545-553.

[19] Marinovic V., Despic A.R. Phosphoric acid as a source of hydrogen in cathodic hydrogen evolution on silver // Electrochim. Acta. 1999. V. 44. № 23. P. 4073-4077.

[20] Кичигин В.И., Шадрин О.А., Шерстобитова И.Н. Влияние адсорбированных алифатических спиртов на кинетику разряда ионов водорода на железном электроде. Деп. в ВИНИТИ 12.03.82. № 1057-82. М., 1982.

[21] Афанасьев Б.Н. Кинетика электрохимических реакций в присутствии поверхностно-активных веществ. Сообщение I. Роль стадии проникновения иона деполяризатора в поверхностный слой в электрохимической кинетике. Деп. в ВИНИТИ. № 4434-83. М., 1983.

[22] Eldakar N., Nobe K. Effect of tolyl triazole on iron corrosion and the hydrogen evolution reaction in H2SO4 // Corrosion (USA). 1976. V. 32. № 6. P. 238-242.

[23] Abou-Romia M.M., Hefny M.M. Electrochemical behavior of iron in H2SO4 containing thiophene // J. Electroanal. Chem. 1982. V. 136. № 2. P. 339-344.

[24] Aramaki K. Inhibition effect of olefinic amines on cathodic process of iron in acid solution // Denki kagaku. 1975. V. 44. № 12. P. 771-777.

[25] Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ. 1978.

[26] Подобаев Н.И., Столяров А.А. О причинах снижения перенапряжения водорода на железе при адсорбции малых количеств ПАВ // Защита металлов. 1971. Т. 7. № 5. С. 78-79.

[27] Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Дьячкова Т.П. Влияние катодной поляризации на диффузию водорода через стальную мембрану из этиленгликолевых растворов НС1 // Защита металлов. 2002. Т. 38. № 5. C. 514-520.

[28] Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Дьячкова Т.П. Влияние природы растворителя на диффузию водорода через стальную мембрану в условиях анодной и катодной поляризации // Химия и химическая технология. 2001. Т. 44. № 2. C. 80-86.

[29] Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Копылова Е.Ю. Влияние дигидроарсената натрия на кинетику восстановления ионов водорода на железе и диффузию водорода через стальную мембрану из водных и этиленгликолевых растворов НС1 // Электрохимия. 2003. Т. 39. № 7. С. 832-839.

[30] Вигдорович В.И., Копылова Е.Ю. Влияние катодной поляризации на диффузию водорода через стальную мембрану из этиленгликолевых растворов НС1, содержащих As(V) // Электрохимия. 2004. Т. 40. № 2. С. 180-184.

[31] Вигдорович В.И., Алехина О.В. Влияние воды и тиомочевины на кинетику выделения водорода и его диффузию через стальную мембрану из растворов системы С2Н4(ОН)2 - Н2О - НС1 // Коррозия: материалы, защита. 2004. № 12. С. 8-13.

[32] Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Алехина О.В. Влияние внешней поляризации на диффузию водорода через стальную мембрану из этиленгликолевых растворов с постоянной ионной силой, содержащих тиомочевину // Сорбционные и хроматографические процессы. 2005. Т. 5. № 4. С. 590-598.

[33] Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В. Кинетика реакции выделения водорода на железе и его диффузия через мембрану из этиленгликолевых растворов // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2011. Т 47. № 5. С. 103-108.

[34] Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V. Influence of guanidine on kinetics of hydrogen evolution reaction on iron and its diffusion through steel membrane in acidic chloride media // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2011. V. 653. № 1. P. 1-6.

[35] Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В., Крыльский Д.В., Яковлева В.А. Влияние гуанидина на выделение и диффузию водорода // Вестник ТГУ. 2010. Т. 16. № 1. С. 94-107.

[36] Балыбин Д.В., Кузина О.Ю., Цыганкова Л.Е., Вигдорович В.И. Квантово-механический расчёт дробных зарядов на атомах в молекуле гуанидина и его производных // Вестник ТГУ. 2012. Т. 17. Вып. 4.

[37] Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V., Kichigin V.I. Inﬂuence of o-ﬂuorophenylbiguanidine on the kinetics of hydrogen evolution reaction on iron, the nature of rate-determining step and hydrogen diffusion through a steel membrane // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2013. V. 689. №1. P. 117-123.

[38] Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В., Орлова А.М. Исследование кинетики реакции выделения водорода на железе и его проникновения в металл в этиленгликолевых растворах НС1 // Вестник ТГУ. 2012. Т. 15. Вып. 1.

[39] Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В., Романцова С.В. Влияние природы растворителя и добавок фенилбигуанидина на кинетику реакции выделения водорода на железе в кислых средах // Вестник ТГУ. 2011. Т. 16. Вып. 3.

[40] Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В., Кузина О.Ю., Крыльский Д.В. Влияние о-фторфенилбигуанидина на кинетику реакции выделения водорода на железе и его диффузию через стальную мембрану в водных растворах НС1 // Наукоёмкие технологии. 2012. Т. 12. № 11. С. 52-58.

[41] Физико-химические методы анализа / под ред. В.Б. Алесковскогои К.Б. Яцимирского). М.-Л.: Химия. 1971.

[42] Альберт А., Сержент Е. Константы ионизации кислот и оснований М.-Л.: Химия. 1964.

[43] Введенский А.В., Гуторов И.А., Морозова Н.Б. Кинетика катодного выделения водорода на переходных металлах // Конденсированные среды и межфазные границы. 2010. Т. 12. № 4. С. 288-300.

[44] Балыбин Д.В. Влияние гуанидина и фенилбигуанидина на кинетику реакции выделения водорода на железе и его диффузию через стальную мембрану в этиленгликолевых растворах НС1: Автореф. дисс-канд. хим. наук. Тамбов, 2011. 20 с.

[45] Введенский А.В. Кинетика реакции выделения водорода на ряде металлов IB и VIIIB подгрупп периодической системы // Коррозия: материалы, защита. 2011. № 12. С. 23-29.

[46] Кришталик Л.И. Электродные реакции. Механизм элементарного акта. М.: Наука. 1979.

[47] Кришталик Л.И., Кузьменко Б.Б. Об адсорбции водорода на вольфраме в растворе щелочи // Электрохимия. 1973. Т 9. № 5. С. 664-666.

[48] Фрумкин А.Н., Долин П.И., Эршлер Б.В. Сравнение скоростей разряда Н⁺ - ионов со скоростью суммарного процесса выделения водорода на pt // Журнал физической химии. 1940. Т. 14 № 7. С. 907-915.

[49] Гохштейн А.Я. Обмен между двумя видами адсорбированного водорода // Электрохимия. 1971 Т. 7. № 4. С. 594.

[50] Балыбин Д.В., Кузина О.Ю., Цыганкова Л.Е., Вигдорович В.И. Влияние м-нитрофенилбигуанидина на кинетику реакции выделения водорода на железе и его диффузию через стальную мембрану в кислых хлоридных средах // Вестник ТГУ. Сер.: Естественные и технические науки. 2013. Т. 18. № 1. С. 375-380.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи