Некоторые свойства графита (07.07.2016).

" title="Написать письмо">Написать письмо

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1948
Просмотры материалов : 7074275

Некоторые свойства графита (07.07.2016).

2016 - Июль

07.07.2016 19:36

Save & Share

← Совместное использование термоклея/герметика и термопасты (07.07.2016).		Анонс нового раздела на сайте (09.07.2016). →

В эксперименте со снятием ржавчины графит разрушался спустя несколько часов после работы при 24В/1.5А. Нужно было разобраться, что не так. Почему графит: единственный инертный компонент (химически не реагирует ни с какими веществами). Стоит дорого, но легко достается из использованных солевых батареек, карандашей и троллейбусных щеток.

Провел электролиз воды как тест на разрушение графита. В целом получились более чем интересные результаты:
- чем менее минерализована вода, тем больше ее сопротивление. В итоге при подаче 24В через электроды в водопроводной воде зафиксирован ток всего 24.5мА. Однако есть и другие параметры, влияющие на ток: наименьшая площадь поверхностей электродов. Использовался покупной толстый графитовый стержень как катод и вытащенный из карандаша тонкий как анод. Как только поставил анодом такой же толстый - скорость реакции резко возросла, увеличилось количество выделяемого кислорода;
- от переменного напряжения электролиз не пошел. От импульсного - идет (переменное 139В с ЛАТРа через диод 2Д202В резко увеличило газовыделение, ток 110мА). Отмечается советское качество: диод рассчитан на 70В, а не пробивается при 139В (и даже при 153В);
- графит, независимо от природы (из батарейки, карандаша, купленный непосредственно или снятый с троллейбусных щеток), имеет склонность к разрушению до порошкового вида. Да, графит инертен - ни с чем не реагирует химически. Но физическая природа графита - это порошкообразное состояние (его прессуют и продают как палочки, и сам графит пачкает руки). Поэтому наблюдался процесс разрушения электрода на аноде до осадка/взвеси в воде. Катод визуально остался почти целым;
- однако в случае с электролизом кальцинированной соды графит разрушается много быстрее. Очень возможно, причина связана с током в 13.6 раза большим;
- объем выделяемого водорода в 2 раза больше, чем кислорода - это в теории. Но на практике не совпало: водорода выделялось много больше (уж не в 8 раз ли);
- уронил в емкость кусочек графита. И на нем, лежачем на дне без контакта, при электролизе крайне медленно выделялся газ;
- вода крайне сильно нагрелась в верхней части тары, при этом внизу оставаясь полностью холодной. Электроды при этом одинаковой температуры. Возможно, дело в превышении способности электродов генерировать газы - и энергия уходит в виде тепла в воду между анодом и катодом (перебор по напряжению);
- интересно, можно ли насытить воду кислородом или водородом (углекислым газом же насыщают). Тогда такую воду могут продавать шарлатаны как "целебную";
- количество воды визуально почти не уменьшилось за несколько часов электролиза при 139В. Сколько же в воде кубометров основных газов?! 1.87м³ в каждом литре в пересчете на 100%-ый гремучий газ...

Вывод: графит все-таки разрушается, существуют катализаторы его разрушения, пока неизвестные. Химически инертный, дорогой - но разрушающийся компонент при электролизе в роли анода. А еще из него можно делать искусственные алмазы: нужны лишь высокая температура и давление. Так что в ювелирных магазинах не 1, а 2 вида подделок: поддельные бриллианты и искусственно созданные. А впаривают как природные, добытые в шахтах.

(добавлено 09.07.2016) Вымачивание графита в воде оказывает на него слабое разрушающее действие (вымоченный 24 часа графит-анод несколько быстрее разрушался при электролизе воды). Графит не разрушается в горячих растворах кальцинированной соды или едкого натра - однако при запуске электролиза разрушается в данных средах.

А еще провел электролиз соленого раствора воды (графит так же там не разрушался). Предпринял все меры безопасности. И вот, на открытом балконе подаю напряжение и наблюдаю за реакцией. Т.к. раствор сильно минерализован - лучше проводит электричество, и при 12В пошел ток аж 8А. И тут из емкости начинают подниматься в воздух на расстояние примерно 1.5м клубочки желто-зеленоватого газа - хлор в чистом виде. Яйца сжимаются при виде убийцы солдат первой мировой на расстоянии метра от себя (через стекло).

А убило меня другое:
- оказывается, крепкий раствор поваренной соли может обжечь ткани. Причем он проникает через кожу (всасывается) и начинает жечь ткани под кожей. Неприятно и удивительно, с учетом того, что раствор должен был, наоборот, вытягивать воду. Или же он так и делает, а ткани краснеют из-за повышения гематокрита (что более вероятно);
- графит разрушается при электролизе кальцинированной соды, которая распадается на едкий натр и угольную кислоту. Просто в растворе Na₂CO₃ не разрушается, просто в растворе NaOH - аналогично. Остается только H₂CO₃. Но без электролизера эта кислота неустойчива и сама начинает распадаться;
- графит инертен не ко всему. Реагирует со фтором и серой при НУ. При 600-700 градусах взаимодействует с кислородом. Реагирует с водородом при НУ, но только с никелевым катализатором. Реагирует с металлами, образуя карбиды. При высоких температурах (>200 градусов) реагирует с водой и оксидами металлов. При нагревании реагирует с серной и азотной кислотой.

Так что вопрос "что и как растворяет графит при электролизе кальцинированной соды" - великая загадка.

(добавлено 10.07.2016) Такое ощущение, что промышленным способом хлор получают именно электролизом раствора или расплава поваренной соли. Выдержка из книги (Стендер В.В. "Прикладная электрохимия" / Украина: Харьков, Из-во ХГУ им. Горького, 1961 г., стр. 65): "...в промышленных условиях на тонну хлора затрачивается от 3 до 8 кг графита". Это 311526.5 литров газа (38.9-103.8л/г); что подтверждает мой опыт, что графит при электролизе раствора поваренной соли разрушается крайне слабо.

Нашел информацию, что графит разрушается при повышении плотности тока (Волков Г.И. Производство хлора и каустической соды методом электролиза с ртутным катодом / Москва: Химия, 1968 г., стр. 64). Увеличение напряжения увеличивает силу тока, что повышает плотность тока. Графитовый стержень разрушается много сильнее с напряжением 24В при электролизе кальцинированной соды - нельзя подавать напряжение более 12В. А вот при электролизе раствора NaCl электроды не разрушались даже при подаче переменных 240В через диод.

А вот и косвенный ответ: "Скорость разрушения графитовых анодов возрастает с повышением содержания карбоната натрия в расплавленном электролите" (Кубасов В.Л. Электрохимическая технология неорганических веществ / Москва: Химия, 1989 г., стр. 221). В моем случае электролит и есть раствор карбоната натрия - поэтому при электролизе именно карбонат натрия разрушает анод. Причем так, что после выключения электролизера повреждения анода настолько велики, что он продолжает отслаиваться в раствор на протяжение длительного времени.

(добавлено 22.08.2016) В Википедии написано, что графит реагирует с множеством щелочных металлов и солей. Получается, он разрушался в растворе кальцинированной соды из-за того, что это щелочная соль.

Теги:

Обновлено ( 03.10.2017 20:31 )

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Последние теги

Самые популярные теги

Самые читаемые теги

Случайные теги

Последние новости