Способ определения параметров электропереноса в растворах электролитов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „„10514 1.6

3(50 0 01 М 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (vg vg) КдК 2

R4+ R2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2638675/18-21 22) 07 ° 07 ° 78 (46) 30. 10. 83. Бюл. М 40 (72) В, П. Трошин, Э. В. Звягина, В. И. Селиверстов и В. В. Степанов (71) Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (53) 53.082.75:537.565(088.8) (5о) 1. Робинсон Р., Стокс Р. Растворы электролитов. М., "Иностранная литература", 1963, с.132-140.

2. Константинов Б.П. и Трошин В,П, Измерение чисел переноса ионов относительно раствора в растворах НС1, LiCl NaC1, КС1.-"Известия АН СССР", Сер. химическая,!966, Р 12. с.2104 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСА В РАСТВОРАХ

ЭЛЕКТРОЛИТОВ, включающий измерение ме. тодом движущейся границы истинных скоростей движения ионов на концах капилляра с дисперсным наполнителем, отличающийся тем, что с целью повышения точности, определяют избыточное электромиграционное давление, возникающее при движении ионной границы, путем измерения гидродинамического сопротивления протеканию растворов через капилляр по величине внешнего давления, прикладываемого к раствору, достаточного

У для удержания ионной границы неподвижной, а избыточное электромиграционное давление находят по формуле где v и ч - истинные скорости движе1 ния ионов, образующих ионную границу;

R и К " гидродинамические сопро1 2 тивления протеканию растворов.

1051416

Изобретение относится к электрохимии и может бйть использовано при изучении параметров электропереноса в растворах электролитов, таких как числа переноса и подвижность ионов.

Известен способ определения подвижностей ионов методом движущейся границы, в котором в стеклянном капилляре приводятся н соприкосновение два раствора, имеющие общий ион. Ион- 10 ная граница образуется необщими ионами при пропускании электрического тока, причем подвижность ионов определяется по скорости движения ионной границы Pl ).

t5

Недостатком известного способа является невысокая точность вследствие того, что возможен преимущественный перенос растворителя к одному из электродов за счет кинетической гид— ратации ионов, т.е. система отсчета не является неподвижной. В результате этого определяют так называемые кажущиеся параметры электропереноса. 25, Известен способ определения параметрон электропереноса в растворах электролитов, включающий измерение методом движущейся границы истинных скоростей движения ионов на кон цах капилляра с дисперсным наполни— телем, в котором дисперсный наполни— тель н капилляре создает большое гидродинамическое сопротивление протеканию раствора, что позволяет исклю35 чить или учесть перемещение системы отсчета и определить истинные параметры электропереноса 2 1.

Однако способ не позволяет учесть перемещение расTBоров электролитoB

40 под действием электромиграционного давления, возникающего при днижении ионной границы. Экспериментально обнаруженное электромигр ционное давление влияет на скорость дниже" 45 ния ионов н растворах и связано со всеми явлениями электропереноса.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, 50 что согласно способу определения параметров электропереноса в растворах электролитов, включающему измере. ние методом движущейся границы истинных скоростей движения ионов на концах капилляра с дисперсным наполни55 телем, определяют избыточное электромиграционное давление, нозникающее при движении ионной границы, путем измерения гидродинамического сопротивления протеканию растворов через капилляр по величине внешнего давления, прикладываемого к раствору, достаточного для удержания ионной границы неподвижной, а избыточное электромиграционное давление находят по формуле где v

1 скорость катионов К относительно раствора К.,А;

v. скорость катионов К> относительно раствора К Л;

v u v — скорости растворов под 1 2 действием d,р, Используя закон Пуазейля (2), где и v — истинные скорости дви2 жения ионов, образующих ионную границу;

R u R - гидродинамические соп1 2 ротивления протеканию растворов.

В районе ионной границы растворов

К Л и К Л происходит замещение катио1 нов К катионами К2, при этом катионная граница под действием электрического поля перемещается к катоду.

Поскольку катионы К 1и К могут иметь различные радиусы и по-разному могут быть гидратированы, то и объемы их в растворах вместе с водой,входящей в гидратные оболочки ионов, могут различаться. Поэтому в области границы растворов возникает такое состояние, которое в зависимости от соотношения между объемами saxegaetw>x и замещающих катионов приводит к сжатию или расширению этой области. В результате на скорость, движения ионов под дейстнием электрического поля будет накладываться перемещение раствора под действиеМ электромиграционного давления Д Р, которое будет приводить к растеканию растворов от границы, если давление избыточное, либо к движению растворов н район границы, если давление пониженное. Связь между скоростью ионной границы и скоростями ионов, ее образующих, можно представить так

1051416 где R — гидродинамическое сопротив.

1 ление протеканию раствора, получаем (ч - ч )Я"Я2 . (3) 5

Таким образом, для определения

hP достаточно знать истинные скорости движения ионов, образующих rpa mцу, и гидродинамическое сопротивление протеканию раствора по обе стороны от границы.

Способ осуществляется с помощью устройства, представленного на чертеже. 15 !

Устройство представляет собой

U-образную стеклянную трубку и содержит катодный объем 1, соединенный с вспомогательным электродным объемом

2, анодный объем 3, измерительный

° капилляр 4, заполненный кварцевым пес.ком, термостатирующую рубашку 5.Для измерения скорости движения ионной границы используется микроскоп 6.

В измерительный капилляр 4 и анодный объем 3 заливается. цветной индикаторный электролит,а B YBTopHbl(1 объем 1 - исследуемый электролит. Используются высококонцентрированные

I. растворы (4-10 и для исключения элект-ЗО роосмоса. Перед включением электрического тока граница растворов продавливается вниз давлением воздуха, подводимого к катодному объему.При пропускании постоянного электриче- З5 ского тока между растворами образуется ионная rраница, перемещающаяя вверх по песчаному столбику под действием тока. Истинная скорость движения катионов К1 измеряется с помощью микроскопа и секундомера в нижнем сечении дисперсного наполнителя, а катионов Ê2- в верхнем. Для тех же сечений определяются величины

R< и Я2. Для этого с помощью сжатого воздуха, подаваемого в катодный объем, останавливают движение ионной границы на концах дисЛерсного наполнителя. В этом случае капилляр заполнен целиком одним из растворов, электромиграционное давление пренебрежимо мало и течение жидкости носит чисто гидродинамический характер.Тогда по уравнению, аналогичному уравнению (2), можно рассчитать значе-. ния Р.,и Я

-„. =ч З ", (4)

Р; Я1 где P - внешнее противодавление.ДаВН лее по измеренным значениям ч„,v

Я 1 и R2 по уравнению (3) рассчитывается избыточное электромиграционное давление.

Предлагаемый способ позволяет onределить истинные парАметры электропереноса, определять кинетическую гидратацию ионов, образующих ионную границу. Знание величины избыточного электромиграционного давления необ— ходимо для выбора оптимальных условий изучения явлений электропереноса,. что позволяет повысить точность измерения истинных чисел переноса и подвижность ионов в три раза.

1O51416

Составитель Н. Вохмянин

Редактор Е. Лушникова Техред И. Асталош Корректор И. Зрдейн

Заказ 8655/42 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород„ ул. Проектная, 4