Контроль содержания цинка и щелочи в цинкатных электролитах цинкования

КОНТРОЛЬ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА И ЩЕЛОЧИ

В ЦИНКАТНЫХ

ЭЛЕКТРОЛИТАХ ЦИНКОВАНИЯ

Автор: Щербавичуте Марианна

Магомедовна ученица 11 класса

Научный руководитель:

Владимирова

Валентина Федоровна канд. хим. наук,

Заслуженный учитель

Республики Дагестан, доцент, Дагестанский государственный университет

КОНТРОЛЬ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА И ЩЕЛОЧИ В ЦИНКАТНЫХ

ЭЛЕКТРОЛИТАХ ЦИНКОВАНИЯ

Актуальность темы. Развитие цивилизации во многих странах мира идет по пути роста промышленного производства металлов и сплавов. Однако лишь часть производимого металла находит свое практическое применение – коррозионное воздействие вызывает ежегодное выбывание из строя свыше 35% всего вырабатываемого металла. Коррозия металлов по праву считается одной из глобальных мировых проблем, над решением которых работают многие ученые мира. Нанесение защитных гальванических, в частности – цинковых, покрытий относится к числу эффективных и весьма распространенных методов орьбы с коррозионным разрушением металлов.

Любую, даже незначительную операцию производства гальванических противокоррозионных покрытий следует пересматривать с целью уменьшения себестоимости и тем самым создания экономии в отрасли. Из всего многообразия направлений совершенствования технологии производства гальванопокрытий перспективным может быть путь обновления методов контроля электролитов гальванических ванн.

В настоящем исследовании предприняты попытки повышения эффективности производства цинковых противокоррозионных покрытий из цинкатного электролита гальванической ванны путем совершенствования методов количественного определения ингредиентов электролита – цинка и щелочи.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1 – нахождение оптимальных условий электрогравиметрического определения цин-ка в цинкатном электролите;

2 – исследование возможности определения щелочи в цинкатном электролите ме- тодом потенциометрического титрования и методом ионометрии;

3 – сравнительная оценка предлагаемых методов определения цинка и щелочи и соответствующих методов, применяемых в производственной практике.

Новизна работы состоит в замене классических методов на более эффективные физико-химические методы определения компонентов в электролите - электрогравиметрический (цинк), методы потенциометрического титрования и ионометрии (щелочь).

Общая характеристика щелочных (цинкатных) электролитов

Основными компонентами цинкатных электролитов являются комплексная соль цинка и свободная щелочь. В цинкатном растворе цинк находится в виде ионов [Zn(OH)4]2-, а на катоде восстанавливаются преимущественно Zn(OH)2 и [Zn(OH)3]-.

В отсутствие специальных добавок из этих электролитов выделяются губчатые осадки цинка даже при малых плотностях тока – ниже предельного тока диффузии ионов цинка. Добавление к цинкатному электролиту полиэтиленполиамина или полиэтиленимина позволяет получать при достаточно высоких катодных плотностях тока компактные осадки цинка.

Катодная поляризация в цинкатных электролитах (без добавления органических ПАВ) имеет характер преимущественно диффузионной поляризации; поэтому допустимый верхний предел плотности тока возрастает с повышением концентрации цинка, температуры и скорости перемешивания раствора. Наибольшее влияние на равномерность распределения металла на катоде оказывает концентрация цинка в электролите, при повышении которой рассеивающая способность ухудшается. В качестве блескообразователей для цинкатных электролитов предложены ароматические альдегиды, поливиниловые спирты, полиалкиламины, алкиламины и продукты конденсации аминов с эпихлоргидрином.

Вредное влияние на катодный процесс в цинкатном электролите оказывают нитраты, дихроматы, пероксид водорода, в присутствии которых снижается выход металла по току и ухудшается равномерность распределения металла по катодной поверхности.

Анодная поляризация в цинкатных электролитах до определенной плотности тока сравнительно невелика и мало меняется при изменении состава электролита. При увеличении плотности тока наступает пассивирование анода – потенциал резко смещается в сторону положительных значений.

Экспериментальная часть

Растворы, реактивы, аппаратура

Объектом исследования явился щелочной (цинкатный) электролит состава (г/л):ZnO -10, KOH – 80 / 5 /. Из-за отсутствия оксида цинка последний был заменен эквивалентным количеством свежеосажденного гидроксида цинка, который готовился из соли ZnSO4 ∙7Н2О и эквивалентного количества КОН. Образовавшийся осадок Zn(OH)2 далее обрабатывался раствором щелочи, содержащим 80 г/л исходного гидроксида. При этом часть гидроксида калия расходовалась на протекание реакции образования K2[Zn(OH)4]. Следует отметить, что несмотря на избыточное содержание гидроксида калия (свободная щелочь), в процессе приготовления цинкатного электролита наблюдалось образование белого осадка. Его появление можно объяснить присутствием в растворе карбоната калия, который связывал цинк в соответствующий карбонат. По прошествии нескольких часов просветленный раствор декантацией отделялся от осадка. В работе был использован 0,1н раствор H2SO4, приготовленный из фиксанала.

Электрогравиметрические исследования проводились на установке для электролиза при контроле силы тока и напряжения. Электродами служили платиновые сетчатые электроды Фишера с площадью катодной поверхности 1дм2. Для предотвращения сплавообразования цинка с платиной рабочий электрод (катод) перед каждым опытом по электроосаждению цинка предварительно омедняли из электролита известного состава / 6 /. Обогрев опытных растворов осуществлялся на электроплитке. Высушивание осадков выполнялось в токе горячего воздуха от сушильного устройства.

Потенциометрические исследования выполнялись на иономере универсальном марки ЭВ – 74 в режиме измерения рН раствора и потенциала рабочего (индикаторного) электрода. В качестве электрода с потенциометрическим откликом на содержание щелочи использован стеклянный (индикаторный) электрод. Этот электрод широко используется в настоящее время благодаря ряду его преимуществ (большая селективность, неподверженность отравлению, отсутствие влияния сильных окислителей и восстановителей и пр. ). Электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод. Для титрования использованы бюретки емкостью 25мл. Титрование проводилось с точностью до второго знака после запятой. В работе использованы химико-технические и аналитические весы. Для корректировки рН растворов применены растворы серной кислоты (1:1) и гидроксида калия (1:1).

Нахождение оптимальных условий электрогравиметрического определения цинка в цинкатном электролите

Требования, предъявляемые к осадкам в электрогравиметрии, выдвигают на первый план целесообразность изучения влияния таких параметров, как температура, рН среды, катодная плотность тока, на процесс их образования. Роль этих параметров в вопросе формирования электролитических осадков различных металлов трудно переоценить. Степень влияния названных факторов определяется в первую очередь природой выделяемого металла. В силу сказанного в данной работе проведено исследование влияния указанных выше показателей на электроосаждение цинка.

температурный режим

Изучение взаимосвязи температурного режима и качественно-количественных характеристик осаждения цинка важно по той причине, что изменение температуры сказывается весьма многообразно: изменяется электропроводность раствора, подвижность ионов, перенапряжение выделения водорода, выход по току, смещается потенциал выделения металла и пр.

Температурный режим в данной работе варьировался в пределах 20-60оС, то есть именно в том температурном интервале, который часто используется в электрогравиметрическом анализе. Исследование влияния температурного фактора началось со снятия кривых «Плотность тока – напряжение» (Рис. 1). Ход этих кривых закономерен и объясним. Как известно / 3 /, в процессе электролиза водных растворов происходит образование пленки, пассивирующей поверхность катода. С повышением температуры раствора уменьшается прочность сцепления этой пленки с основой, что приводит к изменению величины активной поверхности электрода. Активирование поверхности катода облегчает процесс выделения металла. Следовательно, перенапряжение выделения металла с повышением температуры раствора понижается, что проявляется в смещении кривых электродной поляризации при электроосаждении металла влево по оси абсцисс.

На всех вольтамперных кривых отсутствует участок предельного тока, что однозначно подтверждает вывод о протекании процесса совместного разряда цинка и водорода. Визуальный контроль состояния поверхности катода в процессе электролиза подтвердил этот вывод.

С использованием вольтамперных кривых проведен электролиз раствора электролита вышеуказанного состава. Растворы отличались лишь температурой, отвечавшей тому температурному интервалу, в котором снимались кривые. Для выбора напряжения, при поддержании которого в дальнейшем проводился электролиз растворов в течение одного и того же времени (10 минут), через все кривые проводилась прямая в области восходящих участков (плотность тока -0,75А/дм2), параллельная оси абсцисс. Из точек пересечения этой прямой с вольтамперными кривыми опускались перпендикуляры на ось абсцисс, основания которых и отвечали величинам искомого напряжения.

Влияние температуры раствора на электроосаждение цинка t0C Выход по току, % Характеристика осадка

20 98. 6 Серый, плотный, адгезия удовлетворительная

30 89,3 Серый, плотный, адгезия удовлетворительная

40 82,1 Серый, плотный, адгезия удовлетворительная

49 65,2 Темносерый, неравномерный, адгезия удовлетворительная

60 58,7 Темносерый, неравномерный, адгезия неудовлетворительная

Табличные данные показывают, что с позиций качества осадка (серый, плотный, адгезия удовлетворительная) и величины выхода по току (98,6-89,3%) 20 – 30оС следует принимать оптимальным температурным режимом электрогравиметрического определения цинка в цинкатном электролите цинкования.

С целью характеристики катодного процесса совместного выделения цинка и водорода из цинкатного электролита температурно-кинетическим методом Горбачева была определена природа электродной поляризации. В расчетах были использованы вольтамперные кривые. Величина эффективной энергии активации Вэф при напряжении 4В составила 5700 кал/моль. Эта величина характеризует электродную поляризацию как диффузионную, что находится в полном соответствии с. Следовательно, лимитирующей стадией электрохимического процесса является стадия подачи частиц деполяризатора к поверхности электрода путем диффузии. Обнаруженный характер электродной поляризации позволил сделать практический вывод о целесообразности проведения электролиза при умеренном перемешивании раствора.

кислотность среды

При электролизе водных растворов в электролите присутствуют не только ионы, по которым протекает основная реакция, но и ионы других видов, в частности, ионы водорода, которые в какой-то степени восстанавливаются совместно с ионами металла на электроде и тем самым оказывают большее или меньшее влияние на скорость протекания основной реакции. Соотношение скоростей реакций совместного электровыделения цинка и водорода при данном электродном потенциале будет определять выход металла по току. Образующийся атомарный водород поглощается металлом. Наиболее четко выражена склонность к поглощению водорода у d- и f-элементов / 10 /. Метод вольтамперных кривых (с. 4) был использован для проведения сопоставительных опытов по электроосаждению цинка в зависимости от рН электролита (tо-20оС, Dк-0,75 А/дм2, время электролиза – 10 мин. ; табл. 2).

Влияние рН раствора на электроосаждение цинка рН Выход по току, % Характеристика осадка

1 37,5 Серый, неравномерный, адгезия удовлетворительная

2 42,7 Серый, неравномерный, адгезия удовлетворительная

3 58,3 Серый, равномерный, адгезия удовлетворительная

4 62,9 Серый, равномерный, адгезия удовлетворительная

12 98,6 Серый, равномерный, адгезия удовлетворительная

13 98,6 Серый, равномерный, адгезия удовлетворительная

Таким образом, данные табл. 2 позволяют считать оптимальным рН 12-13.

катодная плотность тока

Электрокристаллизация, структура и свойства осадков зависят от плотности тока. При низких плотностях тока электроосаждение металлов малоэффективно вследствие относительно малой скорости осаждения. При больших же плотностях тока наблюдается ухудшение качества осадков, уменьшается степень блеска, ухудшается адгезия, повышается шероховатость поверхности, ее потемнение, подгар, увеличивается вероятность попадания водорода в осадок / 4 /. В связи с тем, что предельно допустимая плотность тока зависит от прочих условий электролиза, оптимальное ее значение подбирают с учетом факторов, определяющих условия электролиза (концентрация соли выделяемого металла и других солей, кислотность среды, температура, перемешивание электролита).

В данном исследовании влияние катодной плотности тока на электроосаждение цинка осуществлялось в интервале 0,5 – 2,5 А/дм2

Влияние катодной плотности тока на электроосаждение цинка

Катодная плотность тока, А/дм2 Сила тока, А Выход по току, % Характеристика осадка

0,5 0,5 98,6 Серый, плотный, равномерный, адгезия удовлетворительная

1,0 1,0 98,1 Серый, плотный, равномерный, адгезия удовлетворительная

1,5 1,5 88,2 Серый, плотный, равномерный, адгезия удовлетворительная

2,0 2,0 76,9 Серый, плотный, равномерный, адгезия удовлетворительная

2,5 2,5 62,3 Темный, неравномерный, адгезия неудовлетворительная

Интервалу значений катодной плотности тока 0,5 – 2,0 А/дм2 отвечает удовлетворительное качество; в частности, наблюдается удовлетворительная адгезия осажденного металла. Последнее обстоятельство очень важно на этапе промывания осадка – то есть освобождения от любого вида примесей и переведения в гравиметрическую форму, по которой в дальнейшем производятся аналитические расчеты.

Электрогравиметрическое определение цинка в оптимальном режиме

Как и любой метод количественного определения, электрогравиметрический анализ ставит своей основной задачей максимальное выделение определяемого компонента в процессе электролиза. Электрогравиметрическое определение дает информацию об истинном содержании того или иного металла в образце лишь в том случае, если этот металл выделяется на электроде как осадок, удовлетворяющий требованиям электрогравиметрии: осадок должен быть плотным, чистым, равномерным, иметь хорошую сцепляемость (адгезию) с основой; состав осадка должен отвечать той химической формуле, в соответствии с которой проводятся все дальнейшие расчеты. Именно для реализации на практике этих требований рекомендуется установить оптимальные значения основных параметров электроосаждения – рН среды, температуры раствора, электродной плотности тока,- что и было сделано в данной работе.

В разработанном оптимальном режиме электролиза – рН 12-13, tо 20оС, Dк 0,5-2,0 А/дм2 - проведена серия опытов по электровыделению цинка из электролита гальванической ванны. Для единичного опыта в исследуемый раствор вносилась аликвота электролита 25мл, что соответствовало массе цинка 0,2 г.

Для получения мелкокристаллических компактных осадков процесс электроосаждения цинка начинался с малых значений плотности тока (это способствует постепенному зарождению центров кристаллизации осадка), а затем катодная плотность тока поднималась до максимальной рекомендуемой величины – 2 А/дм2. Электролиз в единичном опыте длился 30-35 мин.

Данные табл. 4 показывают, что содержание цинка в опытном электролите фактически составляет 8 г/л, что отвечает количественному составу, указанному выше (с. 3). Следует также отметить хорошую воспроизводимость результатов электрогравиметрического определения цинка, о чем свидетельствуют S и Sr.

Результаты электрогравиметрического определения цинка в цинкатном электролите

Выделено цинка Содержание цинка Основные метрологические характеристики анализа электролизом, г в электролите, г/л

0,1996 7,9840 n – 5

0,1996 7,9840 X- 7,9880 г/л

0,1998 7,9920 S – 0,0044 г/л

0,1998 7,9920 Sr – 0,0006 г/л

0,1998 7,9920 t0,95 – 2,262

ε0,95 – 0,0044 г/л

[7,9836 ; 7,9924]г/л

Разработанный метод предлагается взамен используемых в практике заводских лабораторий методов контроля содержания цинка в электролитах гальванических ванн - классического титриметрического и полярографического. Основными недостатками первого метода – титриметрии – является трудоемкость операций (устранение мешающего влияния примесей железа, алюминия; требование предварительной стандартизации комплексона Ш, играющего роль титранта и пр. ). К недостатку полярографического метода определения относится необходимость неоднократного разбавления исходного раствора, что вносит ошибку в результаты анализа.

Исследование возможности определения щелочи в цинкатном электролите

классическое титрование

Титрованию с целью определения щелочи в опытном электролите предшествовали расчеты по определению концентрации щелочи КОН, которая в конечном итоге установилась в процессе приготовления цинкатного электролита. Ниже приведены осуществленные расчеты.

В соответствии со стехиометрией ZnO - Zn(OH)2 десяти граммам оксида цинка (с. 3) соответствует 12,2 г гидроксида цинка. Эта масса Zn(OH)2 под влиянием 13,8 г щелочи переходит в раствор в соответствии с уравнением / 5 /:

Zn(OH)2 + 2 KOH → K2[Zn(OH)4]

Таким образом, из 80г КОН (с. 2) в 1л цинкатного электролита остается 66,2 г свободной щелочи, что соответствует 1,18н раствору КОН.

Расчеты показывают / 2 /, что для титриметрического определения необходимо брать такое количество анализируемого вещества, чтобы на титрование затрачивалось не менее 10-20 мл рабочего раствора, так как при уменьшении этого объема относительная ошибка измерения объема увеличивается. Следовательно, чтобы на титрование аликвоты цинкатного электролита пошло не менее 10 мл 0,1н раствора серной кислоты, необходимо уменьшить концентрацию титруемого раствора. С этой целью 25 мл цинкатного электролита были разбавлены до метки в мерной колбе емкостью 250 мл. Для анализа отбиралась аликвота 10 мл разбавленного раствора и оттитровывалась в присутствии индикатора фенолфталеина.

Данные титрования пяти параллельных опытов представлены в табл. 5.

В настоящее время в различных областях науки и техники открываются самые широкие перспективы для применения в анализе физико-химических методов. Среди электрохимических методов большой удельный вес приходится на долю потенциометрического анализа, в частности, потенциометрического титрования.

Результаты определения щелочи в цинкатном электролите методом классического титрования Vал – 10 мл; С- 0,1н

№ п/п Найдено КОН Основные метрологические характеристики анализа моль/л г/л

1 0,91 51 n – 5

X – 52 г/л

Sr – 0,01 г/л t0,95 – 2,262

ε0,95 = 0,51 г/л

г/л

2 0,92 52

3 0,92 52

4 0,92 52

5 0,92 52

потенциометрическое титрование

Техника потенциометрического титрования несложна. В анализируемую пробу, в которую погружены индикаторный электрод и электрод сравнения, добавляется титрант, связывающий определяемое вещество. После каждого добавления записываются показания регистрирующего прибора. Кривая титрования в координатах «Потенциал – объем титранта» имеет ярко выраженный S – образный вид. Точка перегиба этой кривой является точкой эквивалентности.

Использованный в работе индикаторный электрод – стеклянный электрод - предварительно выдерживался в 0,1н растворе соляной кислоты. При этом в поверхностном слое стекла происходит обмен ионов щелочного металла на ионы водорода. В дальнейшем при измерении рН потенциалопределяющим процессом на электроде является обмен ионами водорода между раствором и стеклом:

H+раствор ↔ H+стекло

Это приводит к тому, что потенциал стеклянного электрода линейно зависит от рН среды. Кривые титрования строились в координатах «рН – объем титранта». В данной работе для определения содержания щелочи в анализируемом объекте – электролите цинкования – применен метод потенциометрического титрования в ацидиметрическом варианте, в котором титрантом явился 0,1н раствор серной кислоты.

На рис. 2 представлены интегральная и дифференциальная кривые потенциометрического титрования аликвоты электролита цинкования. Химизм процесса в ходе этого титрования описывается уравнением:

H+ + OH- = H2O

Анализируя ход кривых титрования, прежде всего следует отметить, что на обеих кривых титрования имеются очень четко выраженные характерные участки: участок практически малого изменения рН с увеличением объема титранта (до точки эквивалентности), участок относительно резкого уменьшения рН (скачок) и, наконец, еще один участок незначительного изменения рН по мере приливания раствора титранта (после точки эквивалентности). Крутизна кривой, характеризуемая изменением рН на единицу объема раствора титранта ∆ рН/ΔV, на участке скачка рН составила 2,5 – 2,6 единиц рН на 1 мл титранта.

Представлены результаты определения щелочи в цинкатном электролите цинкования методом потенциометрического титрования.

Сопоставление данных табл. 5 и табл. 6 показывает, что оба метода – классическое и потенциометрическое титрование – дают одинаковую сходимость результатов. На первый взгляд, в связи со сказанным, следовало бы рекомендовать классическое титрование для

Результаты определения щелочи в цинкатном электролите методом потенциометрического титрования

Vал – 10 мл; С- 0,1н

№ п/п Найдено КОН Основные метрологические характеристики анализа моль/л г/л

1 0,91 51 n – 5

X – 52 г/л

Sr – 0,01 г/л t0,95 – 2,262

ε0,95 = 0,51 г/л

г/л

2 0,92 52

3 0,92 52

4 0,92 52

5 0,92 52 определения щелочи в цинкатном электролите цинкования как более простой в аппаратурном оформлении метод. Однако известно, что потенциометрический метод титрования по своим возможностям значительно превосходит титриметрический анализ с применением цветных индикаторов и обладает по сравнению с ним рядом преимуществ. В частности, удается дифференцированно и последовательно определять компоненты смеси в одной порции исследуемого раствора; допускается автоматизация титрования и пр.

Эти обстоятельства позволяют считать более целесообразным применение потенциометрического титрования для определения щелочи в цинкатном электролите цинкования.

метод ионометрии

Механизм возникновения потенциала на поверхности стеклянного электрода не является электрохимическим; данный электрод в принципе относится к мембранным ионоселективным электродам, функционирующим по механизму переноса ионов, то есть обладающим ионной проводимостью. Благодаря этому свойству стеклянный электрод с успехом используется в ионометрии – современном прогрессивном направлении в развитии потенциометрического метода анализа и исследования /11/. Прежде чем применять стеклянный электрод в качестве ионоселективного на катионы водорода, было проведено изучение его электрохимического поведения, которое предусматривало: 1-установление области прямолинейной концентрационной зависимости потенциала (градуировочный график); 2-нахождение углового коэффициента наклона прямой (крутизна электродной функции); 3-выявление времени отклика электрода, то есть времени достижения стационарного потенциала.

Калибровка электрода заключалась в установлении зависимости между потенциалом электрода и концентрацией Н+ (ОН-)-ионов. Для этой цели строился эмпирический градуировочный график в координатах «Потенциал Е – рОН» с применением стандарт-ных растворов цинкатного электролита (стандартизация электролита по КОН проводилась, как было сказано выше, методами классического и потенциометрического титрования). Важной особенностью метода градуировочного графика является необходимость постоянства условий проведения калибровки и измерений, в частности, температуры и ионной силы раствора.

В данной работе использован метод постоянной ионной силы, благодаря чему осуществлялась стандартизация условий, обеспечивающая постоянство коэффициентов активности, диффузионного потенциала и влияний других факторов во всей серии измерений. Предварительно в мерных колбах емкостью 50 мл готовились 100, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6 М растворы цинкатного электролита последовательным разбавлением исходного раствора; в каждой колбе создавалась постоянная концентрация сильного электролита КCI – 0,1М. Измерение потенциала индикаторного электрода проводилось последовательно, начиная с раствора минимальной (10-6 М) и заканчивая раствором максимальной (1М) концентрации КОН (аликвота для анализа – 15 мл).

В результате проведенного эксперимента установлено, что в интервале изменения концентрации щелочи от 100 до 10-5М обнаруживается прямолинейная зависимость потенциала от величины рОН (Рис. 3). Величина рОН=5, которой отвечает точка перегиба, является предельной концентрацией, ниже которой определение щелочи данным методом невозможно. Электродный потенциал незначительно меняется во времени; на изменение концентрации щелочи (рОН) в растворе электрод реагирует достаточно быстро: при концентрации более 10-3 М – в течение 2 - 3 с. , а в более разбавленных растворах – несколько медленнее. Эмпирический угловой коэффициент наклона градуировочного графика составил 35 мВ/рОН. Заметное отклонение крутизны электродной функции от ее теоретической величины (59 мВ/рОН), видимо, связано с присутствием в растворе тетрагидроксоцинкат – иона, содержащего в своем составе гидроксид-ионы. Несмотря на факт различия между эмпирическим и теоретическим значениями крутизны электродной функции, метод градуировочного графика оказался вполне приемлемым для аналитического определения щелочи в цинкатном электролите методом ионометрии.

Результаты определения щелочи в цинкатном электролите методом ионометрии (Vал – 15 мл)

№ п/п Е, мВ Найдено КОН Основные метрологические характеристики анализа моль/л г/л

1 36 0,91 51 n – 5

X – 52 г/л

Sr – 0,01 г/л t0,95 – 2,262

ε0,95 = 0,51 г/л; г/л

2 38 0,93 52

3 38 0,93 52

4 39 0,93 52

5 39 0,93 52

Обобщенные данные по основным метрологическим характеристикам результатов определения щелочи в цинкатном электролите цинкования методами классического, потенциометрического титрования и методом ионометрии. Наиболее важными для анализа гальванических ванн на содержание ингредиентов являются, пожалуй, стандартное отклонение S и относительное стандартное отклонение Sr, поскольку именно эти понятия характеризуют количественно воспроизводимость результатов анализа. Этот факт очень важен особенно для анализа цинкатного электролита, в котором необходимо соблюдать соотношение содержаний цинка и щелочи; в противном случае может наблюдаться ухудшение качества цинковых гальванических покрытий. Точность же определения εа , будучи важной метрологической характеристикой в статистической обработке результатов анализа, не играет первостепенной роли в гальваностегии, поскольку навески компонентов электролита гальванической ванны берутся на химико-технических весах с точностью до одного грамма, а не до долей грамма. Воспроизводимость результатов анализа цинкатного электролита на содержание щелочи одинакова при использовании всех трех рассмотренных методов. Тем не менее предпочтение следует отдать потенциометрическому анализу (методам потенциометрического титрования и ионометрии).

Сводные данные по статистической обработке результатов определения щелочи в цинкатном электролите цинкования

Основные метрологические характеристики анализа

Х, г/л Sr,г/л Точность определения ε0,95, г/л Доверительный интервал [Х ± ε0,95], г/л

Классическое титрование 52 0,01 0,51

Потенциометрическое титрование 52 0,01 0,51

Ионометрия 52 0,01 0,51

Помимо указанных достоинств (с. 9), метод потенциометрического титрования создает возможность титровать мутные и окрашенные растворы, когда затруднительно или вовсе исключено использование цветных индикаторов.

Последнее обстоятельство очень важно для гальваностегии, где электролиты гальванических ванн содержат ингредиенты (например, клеи – мездровый, костный, столярный), способствующие улучшению адгезии покрытий вследствие образования коллоидных растворов. В результате коллоидообразования растворы становятся мутными, и титрование их с цветным индикатором становится проблематичным. Важным достоинством метода ионометрии является экспрессность. Требование к экспрессности часто выдвигается как одно из основных требований при выборе метода или методики анализа. В методе ионометрии время анализа составляет 0,5 – 1 мин. Итак, проведенные исследования позволяют рекомендовать метод потенциометрического титрования и метод ионометрии как альтернативные, а в ряде случаев – единственные методы определения содержания щелочи в цинкатных электролитах цинкования.