Способ определения параметров электропереноса в концентрированных растворах электролитов

 

Изобретение относится к способу определения параметров электропереноса в концентрированных растворах электролитов„ Способ основан на пропускании электрического тока через растворы, находящиеся в трубке с дисперсным наполнителем. С целью расширения области применения и увеличения точности определения чисел переноса в растворах, содержащих несимметричные , по заряду ионы, скорость течения раствора электролита измеряют в трубке, свободной от дисперсного наполнителя в присутствии электрического тока при внешнем давлении, S удерживающем ионную границу неподвижной , а затем определяют параметры электронереноса по формулам. Предлад to О5 о ел ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 О 01 11 27/26

Ъ d 3- 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOINV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 390127!/26-25 (22) 27.05.85 (46) 15.10.86. Бюл. У 38 (71) Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (72) В. П. Трошин, Э. В. Звягина и В. А. Мальвинова (53) 66.087.065(088.8) (56) Константинов Б. П. Определение

+ ° + + чисел гидратации ионов Н, Li, Na в растворах хларидов высоких концентраций. — Известия АН СССР, серия хим., 1966, Ф ll, с. 1907.

Авторское свидетельство СССР

11 - 1051416, кл. G 01 N 27/26, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСА В КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ

РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

„„Я0„„1264057 А 1 (57) Изобретение относится к способу определения параметров электропереноса в концентрированных растворах электролитов. Способ основан на пропускании электрического така через растворы, находящиеся в трубке с дисJ персным наполнителем. С целью расширения области применения и увеличения точности определения чисел переноса в растворах, содержащих несимметричные.по заряду ионы, скорость течения раствора электролита измеряют в трубке, свободной от дисперсного наголнителя в присутствии электрического тока при внешнем давлении, удерживающем ионную границу неподвиж ной, а затем определяют параметры злектронереноса по формулам, Предла1264057 гаемый способ позволяет определить р количество молекул растворителя, увлекаемых ионом при,цвижении, кинетические числа гидратации ионов для с T»Ð<>, содержащих несиммет— рические по заряду и ны, и числа переноса ионов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

В растворах электролитов, содержащих несимметричные по заряду ионы„ количество положительных и отрицательных частиц в несколько раз отличается, что приводит к возникновению преимущественного потока растворителя к одному из электродов в направлении движения тех частиц, которые в растворе больше, т.е. имеющих меньшую ва30 лентность. Зто движение растворителя накладывается на перенос растворителя за счет кинетической гидратации ионов и в зависимости от направления потока либо усиливает, либо уменьшает общий поток растворителя, содержащего несимметричйые по заряду ионы, в электрическом поле, обусловленном вязкостным механизмом увлечения молекул растворителя ионами по направлению движения тех ионов, которых в растворе больше. Зто перемещение раствора связано со всеми явлениями электропереноса. Именно это новое свойство растворов электролитов, содержащих несимметричные по заряду ионы, и позволящью сжатого воздуха, подаваемого в катадный объем, создается противоток и останавливают движение ионной гра-. ницы на конце дисперсного наполнителя, Величина внешнего давления подобрана такой, чтобы удерживать ионную границу неподвижной на конце дисперсного наполнителя. Скорость раствора под действием приложенного внешнего давления и при пропускании постоянного электрического тока через раствор

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано при изучении строения растворов электролитов и параметров электропереноса, таких как количество молекул растворителя, увлекаемых ионом при движении за счет вязкостного механизма, кинетических чисел гидратации ионов, истинных чисел переноса и подвижностей ионов в растворах электролитов, со- 10 держащих несимметричные по заряду

:ионы.

Цель изобретения — расширение области применения путем определения количества молекул растворителя, ув- 15 лекаемых ионом при движении, и повышение точности определения чисел переноса ионов в растворах электролитов, содержащих несимметричные по заряду ионы. 20 ет определить в этих растворах количество молекул воды, увлекаемых ионом при его движении, кинетическое число гидратации ионов и числа переноса ионов, Способ осуществляется с помощью устройства, .представленного на чертеже.

Устройство представляет собой Uобразную стеклянную трубку и содер-. жит катодный объем 1, соединенный с вспомогательным электродным объемом

2, трубку с дисперсным наполнителем

4, заполненную кварцевым песком крупностью 20 мкм, анодный измерительный капилляр 3, термостатируемую рубашку

5. Для измерения скорости движения раствора в измерительном капилляре и наблюдения за скоростью движения ионной границы используются микроскопы 6. В трубку с. дисперсным наполнителем и анодный измерительный капилляр заливают индикаторный электролит, а в катодныи объем — исследуемый электролит.

Перед включением электрического тока граница растворов продавливается вниз давлением воздуха, подводимого. к катодному объему. При пропускании постоянного электрического тока.между растворами образуется ионная граница, перемещающаяся вверх по песчаному столбику под действием тока. С помо1264057 измеряют в трубке без наполнителя с помощью микроскопа и секундомера. Затем.электрический ток выключают и снова измеряют скорость течения раствора в трубке без наполнителя. При 5 этом величина внешнего давления поддерживается такой же, как и.при пропускании тока.

В качестве примера определялось перемещение растворителя в растворе

СоС1 при С 3,5 r-моль/л. Пропускался электрический ток величиной 20 mA.

Прилагалось давление величиной

5930 Н/м, которое позволяло удерживать ионную границу между растворами 15

СоС10 — CdCl неподвижной. Измеренная при токе 20 mA и указанном давлении скорость раствора в трубке без дисперсного наполнителя составила

-9

0,49 10 cM/с. Поддерживая ту же са- 20 мую величину давления при выключенном токе, получили скорость раствора, равной 0,36"10 cM/с, Для учета влияния различия температур в трубке при пропускании тока и без тока, а также правильности внесения поправки на растворимый электрод и движение ионов при пропускании электрического тока использовался раствор KCl 4 н., содержащий симмет- Зо ричные по заряду ионы. Результаты опытов показали, что при одном и том же давлении скорости раствора при пропускании электрического тока и без тока в пределах ошибки опыта 4Х не различаются.

Измерения истинных скоростей движения ионов по скорости движения ионной границы на конце дисперснаго наполнителя 4дали значения1,3 10 см/с .3 для ионов кобальта в растворе СоС1 при С 3,5 r-моль/л и 4 10 см/с для ионов хлора.

Получив величину скорости вязкостного увлечения раствора по направле- <> нию движения ионов хлора, рассчитывают количество молекул воды, увлекаемых ионом хлора при движении в электрическом поле:

0,13 IO 2,4 55,5 сi 410 35

Для числа переноса ионов кобальта получают:

-э -.2 (.1,3+0,3.1 ) 10 965000 3 5 ° 2 0,5 !0

20 10 .1О

0,27

Для получения кинетического числа гидратации иона кобальта необходимо знать общий преимущественный перенос растворителя н отсутствии внешнего давления при гидростатическом равновесии. Для растнора СоС10 при С

3,5 г-моль/л измеренная экспериментально скорость преимущественного переноса растворителя по направлению движения ионов кобальта равна 0,002 х э х 10 см/с. Суммируя эту скорость со скоростью встречного потока растворителя, обусловленного нязкостным увлечением ионами хлора, получают число гидратации иона кобальта (0,002+O,IOI IO 2,4 55,5

Предлагаемый способ позволяет определить н растворах электролитов, содержащих несимметричные ионы, количество молекул растворителя, увлекаемых ионом при движении, кинетические числа гидратации ионов и числа переноса ионов, Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ определения параметров электропереноса н концентрированных растворах электролитов путем пропускания электрического тока через раст- ° воры, находящиеся в трубке с дисперсным наполнителем, удержания ионной границы неподвижной приложенным внешним давлением и определения истинной скорости движения ионов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения путем определения количества молекул растворителя, увлекаемьгх ионом при движении,. и увеличения точности определения чисел переноса ионов н растворах, содержащих несимметричные по заряду ионы, измеряют скорость течения раствора электролита н трубке, свободной от дисперсного заполнителя, затем в отсутствии электрического тока вновь измеряют эту скорость при той же величине внешнего давления н количество молекул растворителя и и числа переноса Т находят из следующих зависимостей: (ч -v.) я.с

S„C

12б4057 где и

V, (т, i (V - Ч,) SCp

Составитель И, Рогаль

Редактор Н. Киштулинец Техред Л.Олейник Корректор E. Рошко

Заказ 5553/43

Тираж 778 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по..делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 количество молекул воды, увлекаемых ионом при движении; скорость движения раствора при токе, см/с; скорость движения раствора при выключенном токе, см/с; скорость,цвижения ионов, см/с; скорость растворителя в трубке, свободной от наполнителя в отсутствии внешнего давления, см/с; концентрация растворителя, г-моль Н О/1000 см концентрация раствора, г-моль H O/1000 см плотность тока, А/см постоянная Фарадея, Я вЂ” сечение трубки без наполни"о теля, Б — сечение трубки с наполните5 лем;

С вЂ” валентность иона, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения кинетических чисел гидратации ионов для растворов, содержащих несимметричные по заряду ионы,,цополнительно определяют скорость течения растворителя в трубке, свободной от дисперсного наполнителя в отсутствии внешнего давления, а кинетическое число гидратации иона

h определяют по формуле