Классификация  по  количеству  тактов,  необходимых  для  получения  остатка  в

ISSN 1991-3494                                                              
№ 5. 2014 
 
 
93 
Предлагаемая классификация устройств приведения по модулю позволяет систематизировать 
известные  структуры  устройств  и  использовать  системный  подход  при  их  проектировании  и 
анализе. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
 
[1]
 
Шаньгин В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях. - М.: ДМК Пресс, 2012.  592 с. 
[2]
 
Рябко Б.Я, Фионов А.И. Основы современной криптографии для специалистов в информационных технологиях. 
- М.: Научный мир, 2004.  173 с. 
[3]
 
Ростовцев А.Г., Маховенко Е.Б. Теоретическая криптография. – СПб.: Профессионал, 2005. 490 с. 
[4]
 
Астанаева  А.А.,  Айтхожаева  Е.Ж.  Шифрование  баз  данных  средствами  MS  SQL  Server.  Журнал  Поиск,  № 
2(3)/2014. - Алматы: Высшая школа Казахстана, 2014. С.226-230. 
[5]
 
Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем. 2-е изд. -Спб.: Питер, 2011. 688 с. 
[6]
 
Sethi  K.,  Panda  R.  An  improved  squaring  circuits  for  binary  numbers.  (IJACSA)  International  Journal  of  Advanced 
Computer Science and Applications, Vol.3, No.2. 2012. 111-116 s.  
[7]
 
Тынымбаев  С.Т.,    Айтхожаева  Е.Ж.,  Жангисина  Г.Д.,  Щербина  В.П.  Сравнительный  анализ  сумматоров 
двоично-десятичных чисел при реализации криптографических алгоритмов. Журнал Безопасность информации, том 19, 
№3 (2013).- Киев: НАУ, 2013. С.193-197. 
[8]
 
Петренко  В.И.,  Кузьминов  Ю.В.  Умножитель  по  модулю.  Патент  РФ  RU  2299461.  Бюллетень  №  14. 
Опубликован 20.05.07. 
[9]
 
Тынымбаев С.Т., Алимсеитова Ж.К., Баймагамбетова А. Разработка структурной схемы вычислителя  y=a
x
mod 
p.    Труды  Международных  Сатпаевских  чтений  «Роль  и  место  молодых  ученых  в  реализации  стратегии  «Казахстан-
2050», посвященных 80-летию КазНТУ имени К.И. Сатпаева. Том 3. – Алматы: УИЦ КазНТУ, 2014, С. 516-521.  
 
REFERENCES 
 
[1]
 
Shan'gin V.F. Zashita informacii v kompiuternyh sistemah i setyah. M.: DMK Press, 2007. 592 s. (in Russ.).   
[2]
 
Ryabko  B.Ya.,  Fionov  A.I.  Osnovy  sovremennoy  kriptografii  dlya  specialistov  v  informacionnyh  tehnologiyah.  M.: 
Nauchnyi Mir, 2004. 173 s. (in Russ.).   
[3]
 
Rostovcev A.G., Mahovenko E.B. Teoreticheskaya kriptografiya. SPb.: Professional, 2005. S. 490 (in Russ.).   
[4]
 
Astanaeva A.A., Aithozhaeva E.Zh. Jurnal Poisk, № 2(3)/2014. Almaty: Vysshaya shkola Kazahstana, 2014, 226-230 
(in Russ.).   
[5]
 
Cil'ker B.Ya., Orlov S.A. Organizaciya EVM i system. 2-e izd.  SPb.: Piter, 2011. 688 s. (in Russ.).   
[6]
 
Sethi  K.,  Panda  R.  An  improved  squaring  circuits  for  binary  numbers.  (IJACSA)  International  Journal  of  Advanced 
Computer Science and Applications, Vol.3,No.2, 2012, 111-116. 
[7]
 
Tynymbaev  S.T.,  Aithozhaeva  E.Zh.,  Zhangisina  G.D.,  Sherbina  V.P.  Jurnal  Bezopasnost'  informacii,  tom  19,  №3 
(2013). Kiev: NAU, 2013, 193-197 (in Russ.). 
[8]
 
Petrenko V.I., Kuz'minov U.V. Umnojitel' po modulu. Patent RF RU 2299461. Bulleten'  № 14. Opublikovan 20.05.07 
(in Russ.).   
[9]
 
Tynymbaev  S.T.,  Alimseitova  Zh.K.,  Baymagambetova  A.  Trudy  Mezhdunarodnyh  Catpaevskih  chtenii «Rol' i  mesto 
molodyh uchenyh v realizacii ctrategii «Kazahstan-2050», posvyashennyh 80-letiu KazNTU imeni K.I.Satpaeva, tom 3.  Almaty: 
UIC KazNTU, 2014, 328-330 (in Russ.). 
 
Е.Ж. Айтхожаева, С.Т.Тынымбаев 
Асимметриялық криптографияда модуль бойынша аппараттық келтірудең жайттары 
(аспектерілері) 
Тірек сөздер: аппараттық шифрлау, ассиметриялық криптоалгоритмдер, модульге келтіру, жіктеу.  
Андатпа. Ассиметриялық криптожүйелердің бағдарламалық және аппараттық іске асыру жолдарының 
артықшылықтары  мен  кемшіліктері  қарастырылады.  Ассиметриялық  криптоалгоритмдерді  аппараттық 
тәсілмен жүзеге асыру үшін модульге  келтіру операциясы, яғни орындалу уақыты сын көтермейтін базалық 
операция  анықталған.      Модульге  келтіру  операциясын  аппараттық  іске  асырудың  әртүрлі  құрылғылардың 
құрылымдарын талдау арқылы  құрылымдардың әртүрлі сипаттамалық  белгілері анықталды.  Атап айтқанда 
олар мыналар: қөбейту және модульге бөлу арқылы қалдық алу операцияларын орындаудың қатарластығы; 
нәтижені  қалыптастыруға  керекті  такт  сигналдарының  саны;  модульге  келтіру  операциясын  басқару 
сұлбасының  (басқару  автоматтының)  болуы;  белгілі  бір  санақ  жүйелерінің  қолданылуы,  т.б.  белгілер. 
Мақалада  жоғарыда  аталған  белгілерді  қамтитын  төрт  түрлі  жіктеу  түрі  ұсынылды.  Ұсынылып  отырған 
жіктелу түрлері кұрылғылардың белгілі  кұрылымдарын бір жүйеге келтіруге, оларды әзерлеу және бағалау 
кезінде жүйелік келісті пайдалануға мүмкіндік береді.  

Вестник Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
94  
BULLETIN OF NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES  
OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN 
ISSN 1991-3494 
Volume  5,   Number   5(2014),  94 – 98 
 
 
UDC 541.138.3:546 
 
KINETICS AND MECHANISM OF REDUCTION OF THE IONS  
COPPER (II) FROM DIMETHYLSULPHOXIDE  ELECTROLYTES
 
 
А.К. Mamyrbekova, A.M. Serikbayeva*, А.К. Mamyrbekova* 
aizhan_akm @mail.ru, aigul_akm@ mail.ru 
M. Auezov South Kazakhstan state university,  
*Kazakhstan engineering-pedagogical  university of Friendship of people, Shimkent, Kazakhstan 
 
Key words: Electrodeposition, dimethylsulphoxide, crystalohydrate of copper nitrate (II), voltamperogramma, 
kinetic parameters.   
Abstract.  In  work  the  electrochemical  behaviour  of  copper(II)      in    dimethylsulphoxide  solutions  of  copper 
nitrate  (II)  is  investigated.  The  electroreduction  of  the  complex  ions  of  copper(II)  of  the    composition 

Cu(ДМСО)
4
(H
2
O)
2

2+
 is  proceeding in two-stage on the adsorbate molecules of organic solvent electrode. The main 
kinetic  parameters  (coefficients  of  transfer  (

),  heterogeneous  constant  of  velosity  (k
s
)  and  effective  energy  of  
activation (А
эф
)) of process electroreduction of the ions copper(II)   in  dimethylsulphoxide, witnessing  about  quasi-
reversible of process  were determined. The general  velosity of cathodic process brakes of  more slow second stage, 
having the mixed nature of  control, as compared with stage transfer of first electron was  shown.  
   
УДК 541.138.3:546 
 
КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИОНОВ 
МЕДИ(II) ИЗ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 
 
А.К. Мамырбекова, А.М. Серикбаева*,  А.К. Мамырбекова* 
aizhan_akm @mail.ru, aigul_akm@ mail.ru 
Южно-Казахстанский государственный университет  им. М. Ауэзова; 
* Казахстанский инженерно-педагогический университет Дружбы народов, 
Шымкент, Казахстан 
 
 
Ключевые  слова:  электроосаждение,  диметилсульфоксид,  кристаллогидрат  нитрата  меди(II), 
вольтамперограмма, кинетические параметры.  
Аннотация.  Исследовано электрохимическое поведение меди(II) в диметилсуль-фоксидных растворах  
тригидрата  нитрата  меди(II).  Показано,  что  разряд  комплексных  ионов  Cu
2+
  состава 

Cu(ДМСО)
4
(H
2
O)
2

2+
, 
протекающий  на  адсорбированном  молекулами  органического  растворителя  электроде,  является 
двустадийным.  Оценены  основные  кинетические  параметры  (коэффициент  переноса  (

),  гетерогенная 
константа    скорости  (k
s
),  эффективная  энергия  активации  (А
эф
))  электровосстановления  ионов  меди(II), 
позволяющие установить, что процесс разряда ионов Cu(II) в органической среде является квазиобратимым, 
и  лимитирующей  стадией  суммарного  катодного  процесса  является  вторая  стадия,  имеющая  смешанную 
природу, по сравнению со стадией переноса первого электрона.  
 
Органический  диполярный растворитель – диметилсульфоксид (ДМСО), характеризующийся 
высоким  донорным  числом  (DN  =  29,8),  обладает  способностью  к  образованию  комплексов  с 
некоторыми ds-металлами [1] и высокой  адсорбируемостью на металлах [2]. Молекулы (СН
3
)
2
SO, 
как катионотропные, образуют довольно прочные комплексы с ионами меди (II). Известны также, 
устойчивые в водной среде,  [(СН
3
)
2
SONO
3
] комплексы. 
Анализ электронной структуры  молекул (СН
3
)
2
SO [3] и особенностей металлической решетки 
меди  [4]  позволяет  сделать  заключение  о  наиболее  вероятной  ориентации  адсорбированных 
молекул ДМСО атомом кислорода к металлу. Ранее нами были исследованы  физико-химические 
свойства растворов кристаллогидрата нитрата меди (II) в ДМСО в интервале концентраций 0,01-2,8 
М и температурах 15-45 
о
С, показана возможность электроосаждения меди из этих растворов и на 

ISSN 1991-3494                                                              
№ 5. 2014 
 
 
95 
этой  основе  разработан  электролит  меднения.  Установлена  хорошая  растворимость  тригидрата 
нитрата  меди(II)  Cu(NO
3
)
3
. 
3H
2
O 
 
в  ДМСО.  Содержание  воды  в  смесях  с  ДМСО  в  молярных 
соотношениях,  не  превышающих  величин  порядка  1:9,  незначительно  влияет  на  физико-
химические свойства органического растворителя.  
Целью  настоящей  работы  являлось  изучение  кинетики  и  механизма  электровосстановления 
ионов меди(II) в диметилсульфоксидных растворах нитрата меди(II).                     
Закономерности  кинетики  катодных  процессов  при  электроосаждении  меди  из 
диметилсульфоксидных  растворов  тригидрата  нитрата  меди  изучали  потенциодинамическим 
методом.  Все  электрохимические  измерения  проводили  в  трехэлектродной  термостатированной 
ячейке при 25-65 
о
С, с разделенным катодным и анодным пространством диафрагмой из пористого 
стекла. Фоновый электролит – 0,5 М раствор LiClO
4
. В качестве электрода сравнения использовали 
серебряный электрод Ag/0,01 M AgNO
3
 в ДМСО, потенциал которого измерен нами относительно 
насыщенного ртутно-сульфатного электрода Hg/Hg
2
SO
4
, 1 н  H
2
SO
4
 и в  пересчете на водородную 
шкалу составил +0,3 В. Рабочим электродом служила
 
 Pt проволока площадью 0,0963 см
2
, которую 
предварительно активировали в концентрированной азотной кислоте по методике, предложенной в 
[5].  Потенциодинамические  поляризационные  измерения  выполняли  с  помощью  потенциостата 
ПИ-50.1.1.  Кривые  ток-потенциал  регистрировали  самописцем  Еndim  622.01    при  скорости 
развертки потенциала 0,02-0,2 В/с. Ячейку перед опытом в течение 1 ч продували аргоном.  
Закономерности  кинетики  катодных  процессов  электрохимического  осаждения  меди  из 
диметилсульфоксидных 
растворов 
кристаллогидрата 
нитрата 
меди 
изучали 
в 
потенциодинамическом режиме в 0,004 М растворе Cu(NO
3
)
2
.
3Н
2
О в ДМСО в пределах температур 
298-328 К.  
При  температуре  298  К  катодные  вольтамперограммы  представляют  кривые  с  двумя  четко 
выраженными  максимумами  токов  (рисунок  1),  что  свидетельствует  о  двуступенчатом  разряде 
сольватокомплексов  меди(II)   

Cu(ДМСО)
4
(H
2
O)
2

2+
,  на  адсорбированном  молекулами 
диметилсульфоксида электроде, который схематично можно представить в виде:     
                        Сu
2+
 +е
-
  = Cu
+
     Е= -0,1

 -0,2 B                                    (1)  
                       Сu
+
 + e
-
 = Cu
o 
      Е= -0,3

 -0,5 B                                    (2) 
 
 
 
Рис.1. Циклические полярограммы Сu
2+
 в 0,004 М растворе Cu(NO
3
)
2
.
3Н
2
О  в   диметилсульфоксиде при Т=298 К: 1 
- 0,05 В/с, фон 0,5 М LiClO
4
 в ДМСО; 2 – 0,05 В/с;  3 – 0,1 В/с. 
Формирование  диметилсульфоксидных  комплексов  меди(II)  и  образование  достаточно 
плотного  адсорбированного  слоя  на  катоде,  состоящего  из  молекул  органического  растворителя, 
приводят  к  определенному  торможению  и  сдвигу  потенциала  восстановления    ионов  меди(II)    в 
более электроотрицательную   область (Е= -0,5 B), которое, как известно из теории, способствует 
образованию мелкокристаллических покрытий.  При температурах 308-328 К на поляризационных 
кривых  наблюдается  третья  волна  (рисунок  2),  которая  лежит  в  более  глубокой  области 
электроотрицательных  потенциалов.  Вероятно,  этот  максимум  соответствует  восстановлению 
нитрат-ионов: 

Вестник Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
96  
   NO
3
-
 + H
2
O + 2e
-
 = NO
2
-
 + 2OH
-
                       Е= -1,2

 -1,3 B                (3) 
Повышение    температуры  до  308  К  и  выше,  очевидно,  способствует  частичной  десорбции 
растворителя,  разрыву  водородных  связей  между    молекулами  H
2
O  и  (H
3
C)
2
SO,  вызывая 
разрушение  гетероядерных  комплексов,  усиливаются  флуктуации  структуры,  связанные  с 
распадом  и  нитратных комплексов.  Следовательно,  эти  процессы   благоприятствуют    ускорению 
процесса  восстановления  нитрат-ионов,  менее    сольватированных  молекулами  органического 
растворителя, что и обусловливает их большую реакционную способность  с ростом температуры.  
 
Рис.2. Катодные поляризационные кривые восстановления меди из 0,004 М раствора тригидрата нитрата меди(ІІ) в 
диметилсульфоксиде при Т= 308 К 
 
По данным поляризационных  измерений рассчитаны коэффициенты переноса ионов меди (

) 
(таблица  1),  гетерогенные  константы   скорости  (k
s
)  (таблица  2),  эффективные  энергии активации 
процесса  электровосстановления  ионов  меди(II)  (А
эф
).  Расчет  кинетических  параметров    (

,  k
s
) 
проведен при температурах 298-308 К.  
 
Таблица 1 – Значения коэффициентов переноса (

) разряда ионов меди(II) в  диметилсульфоксиде  
 
Т, К 
V, B/c 
0,02 
0,05 
0,10 
0,20 
для первой стадии 
Сu
2+
 +е
-
  = Cu
+
 (

1
)     
298 
0,34 
0,27 
0,24 
0,20 
308 
0,41 
0,29 
0,25 
0,24 
для второй стадии 
Сu
+
 +е
-
  = Cu (

2
)     
298 
0,37 
0,13 
0,15 
0,08 
308 
0,45 
0,13 
0,23 
0,15 
 
Таблица 2 – Гетерогенные константы скорости (k
s
) разряда ионов меди(II) в диметилсульфоксиде 
 
Т, К 
V, B/c 
0,02 
0,05 
0,10 
0,20 
для первой стадии (k
s1
.
10
3
, см
.
с
-1
)     
Сu
2+
 +е
-
  = Cu
+
  
298 
4,55 
2,29 
2,72 
2,13 
308 
10,8 
3,79 
3,9 
4,04 
для второй стадии (k
s2
.
10
4
, см
.
с
-1
)     
Сu
+
 +е
-
  = Cu     
298 
2,98 
3,24 
3,02 
3,18 
308 
2,83 
4,65 
1,61 
4,34 
 
Низкие  значения  коэффициентов  переноса  процесса  разряда  ионов    меди(II)  позволяют  сделать 
заключение  о  том,  что  стадия  переноса  второго  электрона  является  значительно  более    медленной,  то 
есть, очевидно, что торможение осуществляется  на собственно электрохимической стадии.  

ISSN 1991-3494                                                              
№ 5. 2014 
 
 
97 
Расчет  гетерогенных  констант  скоростей  электродных  процессов  проводили  по  уравнению  
Мацуды.  Как  видно  из  таблицы  2,  гетерогенные  константы  скорости  второй  стадии  разряда 
комплексов меди(II) на порядок ниже гетерогенных констант скоростей  первой ступени процесса. 
Низкие  значения   

  и  k
s
,    характеризующие    разряд  меди(II)  из  диметилсульфоксид-ного 
электролита,  позволяют  рассматривать  вторую  стадию  как  наиболее  медленную  в  суммарном 
электродном процессе.  
Рассчитанные  из  температурно-кинетических    зависимостей  значения  эффективной  энергии 
активации А
эф
 для первой стадии процесса в изученном температурном интервале 298-328 К равны 
7,52±2,4 кДж/моль, для второй стадии процесса наблюдается незначительное повышение энергии 
активации  до  17,45±1,6  кДж/моль.  Полученные  невысокие  значения    А
эф
  и  независимость  их  от 
перенапряжения  свидетельствуют  о  диффузионном  контроле  электрохимического  процесса 
разряда комплексов меди(II) в диметилсульфоксиде.  
Анализ  констант  скоростей  электродного  процесса    восстановления  комплексов  меди(II), 
согласно  критериям  по  Мацуде  и  Аябе,  свидетельствует  о  квазиобратимом  протекании 
восстановления  ионов  меди(II)    на  катоде.  Решающее  влияние  на  скорость  процесса  в  целом 
оказывают  скорость  второй  стадии  восстановления  ионов  меди(II),  являясь  более  медленной  и 
имеющей, вероятно, смешанную природу контроля.        
Таким  образом,  исследования  кинетических  закономерностей  электродных  процессов  при 
электроосаждении 
меди 
из 
диметилсульфоксидного 
электролита 
показали, 
что 
электровосстановление ионов меди (II) протекает в две стадии: в  области потенциалов 0,1

0,2 В 
лимитирующей стадией является стадия разряда, а в области потенциалов – 0,1

0,5 В торможение 
процесса электроосаждения меди имеет диффузионную природу.  
 

жүктеу/скачать 6 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: