Делимарский Ю. К. Теоретические основы электролиза ионных расплавов.
М.: Металлургия, 1986. 234 с. ^ ' '
Описано строение ионных расплавов, химические равновесия в них, высокотемпературная электрохимическая термодинамика и кинетика. Освещены закономерности и некоторые практические аспекты электролиза ионных расплавов (массо- и теплоперенос, электрокристаллизация, электроосаждение сплавов, электролитическое получение некоторых металлов и неметаллов).
Предназначена для научных и инженерно-технических работников металлургической, химической промышленности и машиностроения. Ил. 24. Табл. 38. Библиогр. список: 338 назв.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..... \........... 5
Глава I. Физико-химические свойства ионных расплавов..... 6
J.I. Терминология. Общая характеристика физико-химических свойств ионных расплавов...............• 6
1.2. Термодичамика ионных расплавов .......... 1
J.3. Термодинамические свойства............12
1.4. Термический фазовый анализ. Криометрия........19
1.5. Транспортные свойства.............22
Глава II. Строение ионных расплавов..........22
11.1. Общая характеристика строения ионных расплавов.....22
11.2. Рефрактометрия............... 23
П.З. Рентгенография. Нейтронография ..........24
11.4. Электронная спектроскопия............28
11.5. Колебательная спектроскопия...........30
11.6. Магнитная восприимчивость. Радиоспектроскопия. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)..............31
11.7. Строение расплавленных оксидных систем........34
11.8. Модельные представления............38
Глава III. Химические равновесия в ионных расплавах.....42
111.1. Общая характеристика химических равновесий в ионных расплавах 42
111.2. Особенности комплексообразования в'ионных расплавах . ... 43
111.3. Некоторые результаты исследования химических равновесий, связанных с комплексообразованием в ионных расплавах.....44
111.4. Кислотно-основные равновесия. Общая характеристика .... 48
111.5. Результаты некоторых исследований кислотно-основных равновесий в ионных расплавах............51
111.6. Кислотно-основные равновесия в расплавленных галогенидах и ок-сигалогенидах .......... ..... 54
II 1.7. Кислетно-основные равновесия в расплавленных оксидных системах 58 Глава IV. Взаимодействие металлов и газов с ионными расплавами 59 IV. 1. Общая характеристика взаимодействия металлов и газов с ионными расплавами...............59
IV.2. Коррозия................ . 60
IV.3. Вытеснение из ионных расплавов одних металлов другими. Взаимная растворимость металлов и ионных расплавов ...... 65
IV.4. Общая характеристика взаимодействия газов с ионными расплавами 68 IV.5. Термодинамика систем газы — ионные расплавы ...... 69
IV.6. Методы определения растворимости газов в ионных расплавах . IV.7. Результаты исследований растворимости газов в ионных расплавах I л а в а V. Высокотемпературная электрохимическая термодинамика . V. 1. Учение о равновесных электродных потенциалах в ионных расплавах V.2. Равновесные электродные потенциалы прл наличии в расплаве ионов
различной валентности......... .... 78
V .3. Электроды сравнения и стандартные состояния в электрохимии ионных расплавов................82
V.4. Зависимость электродных потенциалов в ионных расплавах от различных факторов.............. 89
V.5. Термодинамика высокотемпературных гальванических элементов . . 91 Глава VI. Высокотемпертурная электрохимическая кинетика .... 94 "II. Общая характеристика электрохимической кинетики в ионных рас-
плавах.................94
v'2. Двойной электрический слой....... "*
69 71 73
76
76
100
VI.3. Потенциалы нулевого заряда металлов........|^«,
VI.4. Методы исследования электрохимической кинетики в ионных рас- I
плавах.............. . . . 10Щ
VI.5. Измерения полного сопротивления переменного тока ..... Ю6<
VI.6. Голографическая интерферометрия.........110J
VI.7. Полярография.............' \ 112
VI.8. Хронопотенциометрия.............115
VI.9. Кинетика некоторых специфических электродных реакций в ионных
расплавах................118
VI.10. Кинетика электродных процессов в оксидных расплавах (шлаках) 122, VI.11. Влияние комплексообразования и кислотно-основных равновесий
на электрохимическую кинетику..........124;
VI. 12. Влияние поверхностно-активных веществ на электрохимическую ки-
нетику в ионных расплавах...........128
Глава VII. Закономерности электролиза ионных расплавов .... 130
VII. 1. Общая характеристика электролиза ионных расплавов .... 130
VII.2. Оптимизация процессов электролиза.........13Ь
V1I.3. Катодные процессы в ионных расплавах........134
VII.4. Анодные процессы в ионных расплавах........14Q
VII.5. Электроперенос в ионных расплавах.........144
Глава VIII. Массо- и теплоперенос. Электрокристаллизация. Электро- 1
осаждение сплавов...........141
VIII.1. Общая характеристика массо- и теплопереноса......14^
VIII.2. Массоперенос во время электролиза.........14"
VIII.3. Теплоперенос...............15!
VIII.4. Электрокристаллизация............16!
VIII.5. Электроосаждение сплавов...........16!
Глава IX. Особенности электролиза ионных расплавов . . . . . 17: IX.1. Общая характеристика особенностей электролиза ионных расплавов 17, IX.2. Растворимость металлов в ионных "расплавах . . . . . . 17
IX.3. Анодный эффект............... 17
IX.4. Ступенчатые электродные процессы . .......—. . 17
IX.5. Анодное растворение металлов...........17
IX.6. Интерметаллидные электродные процессы........18
1Х.7. Электронная проводимость ионных расплавов.......18
IX.8. Возможность управления электродными процессами.....18
Глава X. Проблемы практического использования электролиза ионных
расплавов в металлургии .......... U
Х.1. Общие сведения . ..............1!
Х.2. Щелочные и щелочноземельные металлы........II
Х.З. Бериллий.................1!
Х.4. Магний..............., . - . II
Х.5. Алюминий.................1!
Х.6. Электролитическое получение тяжелых металлов, не выделяющихся
из водных растворов..............' 2
* Х.7. Получение из ионных расплавов металлов, которые электролитическим путем могут быть выделены из водных растворов .... 2 Х.8. Получение неметаллов, их соединений. Другие аспекты возможностей
практического использования электролиза ионных расплавов ... 2 Библиографический список..............2
ПРЕДИСЛОВИЕ
В связи с решением задач по ускорению научно-технического прогресса, созданию принципиально новых прогрессивных технологий и материалов все возрастающее значение приобретает электролиз. Этому способствуют следующие обстоятельства: а) к концу текущего столетия электроэнергия будет составлять -не менее 70% всей потребляемой энергии; б) электролизом можно получать разнообразные и весьма чисты.е вещества; в) электролитические производства легко поддаются автоматизации.
Электролиз ионных расплавов является наименее изученной и в то же время весьма существенной частью электрохимических производств. Наибольший интерес он представляет для получения металлов и неметаллов, которые не могут быть выделены из водных растворов (щелочные и щелочноземельные металлы, бериллий, магний, бор, алюминий, лантаноиды, кремний, титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, теллур, молибден, вольфрам). В последнее время все возрастающее значение приобретает электролиз ионных расплавов для получения и рафинирования тяжелых легкоплавких металлов, таких как индий, олово, свинец, сурьма, висмут и др. Электролиз ионных расплавов весьма перспективен для получения сплавов и соединений, а также для нанесения гальванических покрытий и обработки поверхности металлов.
По сравнению с электролизом водных растворов электролиз ионных расплавов имеет ряд преимуществ: возможность значительной интенсификации электродных процессов вследствие применения высоких плотностей тока (иногда на два порядка выше тех, которые используются при электролизе водных' ра-стпоров); возможность получения металлов, неметаллов и других веществ, которые не могут быть выделены из водных растворов; значительное сокращение
расхода воды.
Некоторые общие вопросы теории электролиза ионных 'расплавов кратко рассмотрены лишь в книге Э. В. Баймакова и М. М. Ветюкова «Электролиз расплавленных солей» (1966), которая представляет собой учебное пособие, предназначенное для студентов.
Учитывая все эти обстоятельства, возникла необходимость в создании монографии, систематически излагающей теоретические основы электролиза ионных расплавов с учетом публикаций по этому вопросу, .известных в настоящее
время.
Предлагаемая книга в какой-то мере является продолжением монографии «Электрохимия ионных расплавов» (М.: Металлургия, 1978). Однако в отличие от последней в ней изложены только вопросы, относящиеся к электролизу ионных расплавов.
Кроме электрохимических вопросов, к теоретическим основам электролиза ионных расплавов относятся также физико-химические свойства и строение последних. Соответствующая информация способствует лучшему пониманию механизма и кинетики электродных процессов, протекающих во время электролиза ионных расплавов.
Автор заранее благодарит читателей за все критические замечания по су-Ществу книги.
Автор выражает благодарность проф. А. Г. Морачевскому за ценные советы, а также канд. хим. наук. Л. П. Барчук за оформление рукописи и помощь 'фи составлении библиографического списка.
Цена: 150руб.
