CS248208B1 - Zariadenie na elektrosyntézu chemických zlúčenín - Google Patents

Description

248208

Vynález sa týká zariadenia na elektro-syntézu chemických zlúčenín v roztoku zasimultánneho použitia potenciostatu a pH--statu na udržovanie konštantných hodnotpotenciálu pracovnej elektrody a pH pro-stredia počas elektrochemického procesu. Z elektrochemického správania najma or-ganických zlúčenín je známe, že druh ačistota vznikajúcich produktov velmi závisítiež od použitého potenciálu pracovnej elek-trody a pH prostredia. Hoci ich vzájomnásúvislosť je zřejmá, v literatúre sa zdoraz-ňuje hlavně význam udržiavania požadova-nej konštantnej hodnoty pracovnej elektro-dy vzhladom k referentnej elektróde v troj-elektródovom elektrochemickom systéme(L. Eberson: Organic Electrochemistry,Springer-Verlag, Berlin, 1971; A. J. Fry: Syn-thetic Organic Electrochemistry, Harpen andRow, Publishers, New York, 1972; D. T. Sa-wyer, J. L. Roberts Jr.: Experimental Ele-ctrochemistry for Chemists, John Wiley andSons, New York, 1974].

Udržovanie potrebnej konštantnej hodno-ty potenciálu pracovnej elektrody je sicenutnou, ale nepostačujúcou podmienkouspolehlivosti v případe změny hodnot pHprostredia v priebehu elektrochemickéhoprocesu. Takéto změny pH prostredia můžuvyvolat nielen nežiadúce chemické či elek-trochemické reakcie, ale aj znehodnotit po-tenciostatovanie v důsledku posunu opti-málneho potenciálu pracovnej elektrody ,kiným hodnotám. Táto slkutočnosť sa napr.zistila pri preparatívnych elektroreduk-ciách monosacharidov vo vodných neutrál-nych roztokoch elektrolytov za potenciosta-tických podmienok. V procese elektrolýzyvytvořené silné alkalické prostredie vyvo-lalo tvorbu neželatelných bočných chemic-kých a tiež elektrochemických produktov.

TietOi nedostatky sa možu odstranit tým,že v priebehu elektrochemických reakcií,uskutečněných najma v preparatívnom mě-řítku sa v priebehu celého procesu udržujenielen potřebná hodnota potenciálu pomo-cou potenciostatu, ale súčasne aj požadova-ná pH-hodnota prostredia pomocou pH-sta-tu.

Pri riešení tohoto problému vytvořenímpotenciostatických a pH-statických podmie-nok bolo zistené, že pri meraní pH reakčné-ho prostredia priamym ponořením kombi-novanej elektrody, napr. skleněná — nasý-tená kalomelová od pH-statu do katolytu sanezískali spolahlivé výsledky merania v dů-sledku nehomogenity elektrického pol'a vjednotlivých polohách katodického priesto-ru a ich zmien v procese elektrolýzy.

Za týchto podmienok namerané hodnotypH elektrolyzovaného roztoku sa možu znač-né lišit od nastavenej veličiny na pH-statea tým sa například stává, že pH-statickézariadenie uvolňuje omnoho viac roztokukyseliny do reakčného prostredia, neiž jepotřebné na zachovanie požadovanej kon-štantnej hodnoty pH.

Uvedené nevýhody Odstraňuje zariadenieelektrosyntézy chemických zlúčenín podlávynálezu, ktorého podstata spočívá v tom,že elektroda na kontrolu a udržovanie pHreakčného roztoku je umiestnená mimo do-sah posohenia elektrického pol’a elektroly-zovaného roztoku v otvorenej nádobke, kto-rá je v spodnej časti opatřená rúrkou prenasávanie a vypúšťanie reakčného roztokua v hornej časti prívodnou rúrkou k pumpě.

Hlavná výhoda navrhovaného zariadeniana elektrosyntézu chemických zlúčenín spo-čívá v tom, že elektrochemické reakcie samůžu vykonávat za presne definovanýchpotenciostatických a pH-statických podmie-nok, čo je rozhoduijúce pre získanie čistýchproduktov vo vysokých výťažkoch.

Na pripojenom výkrese je znázorněnéjedno z možných zariadení na preparatívnuelektroredukciu chemických zlúčenín naortuťovej pracovnej katodě za potenciosta-tických a pH-statických podmienok, kde naobr. la je znázorněný nárys elektrolyzéras príslušenstvom, na obr. lb je znázorněnýpůdorys rozloženia otvorov v uzávere kato-dickej časti a na obr. lc je znázorněný ná-rys otvorenej nádobky, v ktorej je umiest-nená pH-elektróda.

Zariadenie na elektrosyntézu chemickýchzlúčenín pozostáva zo skleněného elektroly-zéra 1 rozděleného' fritou 2 o hustotě S1 avrstvou agaru nasýtenou elektrolytem ano-lytu 3 na katodickú 4 a anodickú část 5,pričom vrstva ortute 6 na dne katodickejčasti 4 slúži ako pracovná katoda a plati-nový plech 7 umiestnený v anodickom prie-store 5 ako pomocná anoda. Po naplněníkatodického priestoru 4 katolytom, t. j. vod-ným roztokom elektrolytu so zlúčeninou,ktorá sa má elektroredukovať a anodickéhopriestoru S roztokom anolytu, ktorý zaisťu-je vodivost, elektrochemicky sa proces za-hajuje připojením platinového prípoja kato-dy 8 k zápornému pólu potenciostatu a pří-vodu anody 9 k jeho kladnému pólu.

Požadovaný potenciál pracovnej ortuťovejkatody 6 sa na konštantnej hodnotě vzhla-dom k referentnej nasýtenej kalomelovejelektróde 10 udržuje pomocou potenciosta-tu. Připojením kombinovanej indikačnej e-lektródy 11, nachádzajúcej sa v reakčnomroztoku v otvorenej nádobke 12 opatrenejv spodnej časti rúrkou 12b a v hornej častirúrkou 12a, k pH-statu zaisťuje sa kontrolaa udržovanie konštantnej hodnoty pH při-dáváním do prostredia potřebného množstvavodného roztoku kyseliny z byrety 13 cezmagnetický ventil na základe impulzov odpH-statu. Přívod a odvod reakčného roztoku do o-tvorenej nádobky 12 sa zaisťuje mikropum-pou. Frekvencia mikropumpy je taká, abyindikaičná elektroda bola stále v zmáčanomstave, t. j. aby sa nepozorovali výkyvy vmeraní pH-hodnůt. Dostatečné intenzívněmiešanie povrchu ortute sa zaisťuje mie-

Claims (1)

1. 248208 šadlom 14 připojeným k elektromotoru. 0-tvor 13 slúži na odběr vzoriek pře kontrolupriebehu elektroredukcie. Navrhované zariadenie je vhodné prevšetky elektrosyntézy, kde sa vyžaduje sú-časne potenciostatické a pH-statické sledo- PREDMET 'Zariadenie na elektrosyntézu chemickýchzlúčenín pozostávajúce z elektrolyzéra roz-děleného na katodický a anodický priestorpolopriepustnou diafragmou, z pracovnejelektrody, pomocnej elektrody a referenčnejelektrody, připojené na potenciostat a zelektrody na meranie pH reakčného rozto-ku a dávkovače činidla na reguláciu pH,ktoré sú připojené na pH-stat vyznačujúce vanie elektrochemického procesu nezávisleod typu elektrolyzéra, jeho velkosti, formy,typu, použitých elektrod, sledovaného elek-trodového procesu, zloženia a pohybu re-akčného roztoku a podobné. YNÁLEZU sa tým, že elektroda (11) na kontrolu audržovanie pH reakčného roztoku je umiest-nená mimo dosah posobenia elektrickéhopóla elektrolyzovaného roztoku v otvorenejnádobke (12), ktorá je v spodnej časti o-patrená rúrkou (12b) pre nasávanie a vy-púšťanie reakčného roztoku a v hornej čas-ti prívodnon rúrkou (12b) k pumpě. 1 list výkresov