A influência de pequenas concentrações de íons cloreto na cinética de redução eletroquímica dos íons Bi3+ e Cu2+ foi estudada através de medidas independentes de adsorção específica e de cinética eletroquímica. A adsorção específica foi determinada por meio das curvas eletrocapilares obtidas com o método do tempo de gota, para soluções aquosas de misturas de ácido clorídrico xM e de ácido perclórico (1 - x)M. Obeservou-se que, em concentrações de cloreto muito baixas, iguais ou inferiores a 10-2 M, a adsorção específica desses íons segue a isoterma de adsorção de Henry. A cinética da redução eletroquímica dos íons de Bi3+ e Cu2+, na presença de pequenas concentrações de íons cloreto, em meio de ácido perclórico 1 M, foi estudada por polarografia com o eletrodo de mercúrio. Os valores das constantes de velocidade foram calculados, a partir da relação existente entre a corrente, medida em cada potencial, e a corrente de difusão, usando as equações relativas a processos de eletrodos irreversíveis. Estes valores mostraram que, para as concentrações mais baixas de cloreto estudadas, esses íons aceleram as reações Bi3+ + 3e → Bi(Hg) e Cu2+ + 2e → Cu(Hg). O mecanismo de redução, por outro lado, permanece o mesmo já observado por outros autores em soluções de ácido perclórico puro, ou seja, os íons Bi3+ e Cu2+ são reduzidos em etapas de um elétron com velocidades comparáveis. No caso do bismuto, para as concentrações mais altas de cloreto estudadas, o efeito da complexação dos íons Cl- e Bi3+ no meio da solução se torna apreciável e a influência dos íons cloreto na velocidade de redução se deve a uma ação combinada da sua adsorção específica sobre o eletrodo e da sua tendência em formar complexos. No caso do cobre apenas a adsorção específica dos íons cloreto é a responsável pelo seu efeito na cinética do processo, em virtude da não complexação dos íons Cl- e Cu2+ presentes na solução. Tanto no caso do bismuto como o do cobre se observou uma relação linear entre os logaritmos das constantes de velocidade de redução e a carga especificamente adsorvida de íons cloreto, a um potencial constante. Esses resultados estão em concordância com os modelos teóricos de PARSONS e de GUIDELLI e FORESTI, sobre a influência de íons não eletroativos especificamente adsorvidos na cinética de reações de eletrodo. presença de uma carga especificamente adsorvida, dependente do potencial do eletrodo, justifica a variação no coeficiente de transferência à medida que se varia a concentração do íon especificamente adsorvido; no caso do cobre, onde apenas a adsorção específica é a responsável pelo aumento da velocidade de redução eletroquímica, a correção no valor do coeficiente de transferência a partir dos dados de adsorção, coincide com os resultados experimentais obtidos a partir da variação do logaritmo da constante de velocidade com o potencial. / In the present work, the effect of chloride ions in small concentrations on the electrochemical reduction of Bi3+ and Cu2+ ions was studied by means of independent measurements of specific adsorption and electrode kinetics. Specific adsorption was calculated irom electrocapillary curve data, obtained by means of the drop time method for aqueous solutions of xM hydrochloric acid and (1 - x)M perchloric acid mixtures. It was observed that, for low chloride concentrations (less than or equal to 10-2M), specific adsorption of these ions on the mercury electrode obeys the Henrys adsorption isotherm. The kinetics of the electrochemical reduction of Bi3+ and Cu2+ ions, in the presence of emall concentrations of chloride ions in 1M HC104 was studied by dropping mercury electrode polarography. The rate constants was calculated from the ratio between the current, measured at each potential, and the diffusion current, using the equations for irreversible electrode processes. It is shown from these rate constansts, that for the smaller chloride concentrations, the velocity of the reaction Bi3+ + 3e → Bi(Hg) and Cu2+ + 2e Cu(Hg) is increased by the presence of chloride ions. The reduction mechanism remains the same as that observed by other investigators in pure HC104, i.e., the reduction occur in one electron steps and the rates of each step are compa¬rable. In the case of bismuth the effect of complexation of Bi3+ by Cl- ions is appreciable for the higher chloride concentrations; the influence of the chloride ions on the reduction velocity thus results from a combination of its specific adsorption on the electrode and its tendency for complex formation. In the case of copper, only the specific adsorption of chloride ions is responsible for their effect on the electrode process kinetics since there is no complexation of the Cu2+ ion by Cl- in solution. For the reductions of bath bismuth and copper ions, a linear relation between the logarithms of the rate constants and the specifically adsorbed charge of Cl- ions is observed at constant potencial. These results agree with the theoretical models of PARSONS and of GUIDELLI and FORESTI describing the effect of non-electroactive, specifically adsorbed ions on the kinetics of electrode processes. The presence of specifically adsorbed charge, that depends on the electrode potential, explains the observed variation of the transfer coefficient as the concentration of the specifically adsorbed ion is increased. For copper, in which only apecific adsorption is responsible for the increase of the velocity, transfer coefficients corrected using the specific adsorption data are in agreement with the experimental results obtained from the variation of the logarithm of the rate constant with the potential.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-14072010-152411 |
| Date | 03 November 1975 |
| Creators | Silvia Maria Leite Agostinho |
| Contributors | Oswaldo Sala, Helio Cardoso Chagas, Ivo Jordan, Eduardo Fausto de Almeida Neves, Horacio Monteiro Pinheiro, Paul Qualifik |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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