Способ определения эффективного заряда ионов в жидких металлических растворах

Использование: для определения эффективных зарядов ионов в жидких металлических растворах. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения эффективного заряда ионов в жидких металлических растворах включает получение исследуемого жидкого металлического раствора в результате контактного плавления образцов, составляющих эвтектическую систему, при одновременном пропускании электрического тока, отличающийся тем, что в процессе роста жидкой прослойки электрический ток пропускают в направлении, ускоряющем рост жидкой прослойки по сравнению с бестоковым, диффузионным, режимом, а сила тока уменьшается обратно пропорционально квадратному корню из времени, чем достигается псевдодиффузионный режим роста жидкой прослойки, при котором протяженность жидкой прослойки растет пропорционально квадратному корню из времени, что позволяет определить эффективные заряды ионов в полученном жидком металлическом растворе путем сравнения скорости роста жидкой прослойки в псевдодиффузионном и диффузионном режимах. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности определения эффективных зарядов ионов в жидких металлических растворах. 3 ил.

 

Изобретение относится к физико-химическому анализу вещества и предназначено для определения эффективных зарядов ионов в жидких металлических растворах.

Известен способ определения эффективных зарядов ионов в жидких металлических растворах, заключающийся в том, что через расплав известного состава пропускают постоянный электрический ток. В результате электропереноса возникает и увеличивается со временем градиент концентрации компонентов. Наличие градиента концентрации влечет за собой встречный, по отношению к электропереносу, диффузионный поток вещества. Спустя некоторое время происходит взаимная компенсация диффузионного потока и потока, обусловленного электропереносом, - достигается стационарное состояние. Выясняя распределение компонентов в стационарном состоянии, можно определить эффективные заряды ионов исследуемого раствора (Балащенко Д.К. Исследование расплавов методом электропереноса. М.: Атомиздат, 1974. 88 с. С.34-35).

Недостатком указанного способа является необходимость выяснения концентрационного распределения компонентов в исследуемом образце при достижении стационарного состояния.

Этот недостаток устранен в способе, где исследуемый жидкий расплав возникает в результате контактного плавления между приведенными в соприкосновении твердыми образцами из металлов, являющихся компонентами исследуемого расплава, с одновременным пропусканием постоянного электрического тока через образующуюся жидкую прослойку в направлении, при котором электроперенос компонентов направлен против диффузионных потоков (а.с. 1040394 СССР / И.В. Рогов, А.А. Ахкубеков, П.А. Савинцев. - №3404870/18-25; заявл. 16.03.82; опубл. 07.09.83, Бюл. №33. - 3 с.), который из известных технических решений наиболее близок по технической сущности к заявляемому объекту и является одновременно базовым объектом. После достижения стационарного состояния, когда потоки электропереноса и диффузии взаимно компенсируют друг друга и рост жидкой прослойки прекращается, измеряют протяженность жидкой прослойки. Зная плотность тока, установленную температуру и привлекая справочные данные, такие как ликвидусные концентрации, удельное электросопротивление образца, коэффициенты самодиффузии и диффузии, по известной формуле рассчитывают эффективные заряды компонентов.

Основным недостатком указанного способа является большая продолжительность достижения стационарного состояния. Например, для достижения стационарного состояния в системе висмут-индий при температуре 346,5 К потребовалось 25 часов (Ахкубеков А.А., Орквасов Т.А., Созаев В.А. Контактное плавление металлов и наноструктур на их основе. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 152 с. С.99). Кроме того, малые колебания температуры термостата при стационарном состоянии жидкой прослойки приводят к существенному снижению точности определения протяженности жидкой прослойки, так как в результате таких колебаний возникает периодическое плавление и кристаллизация областей прослойки, прилегающих к твердым образцам.

В предлагаемом способе, в отличие от способа, являющегося базовым объектом, электрический ток через образующийся при контактном плавлении расплав пропускают в ускоряющем, по отношению к бестоковому варианту, направлении. При этом силу тока в процессе опыта уменьшают обратно пропорционально квадратному корню из времени. Тем самым достигается псевдодиффузионный режим роста жидкой прослойки, когда жидкая прослойка, как и в случае бестокового, то есть диффузионного, режима, растет пропорционально квадратному корню из времени. В этом случае феноменологические закономерности переноса вещества идентичны закономерностям, имеющим место при диффузионном режиме. Сравнение между собой параметров роста жидкой прослойки в диффузионном и псевдодиффузионном режимах позволяет рассчитать эффективные заряды ионов в жидком растворе.

Суть изобретения объясняется следующим примером. Исследовали жидкий раствор системы висмут-индий. Твердые электрически изолированные образцы индия (А) и висмута (В) вставляли в отрезок стеклянной трубки (1) с противоположных сторон навстречу друг другу и закрепляли в вертикальном положении в специальном держателе, причем между образцами сохраняли зазор (фиг. 1). Для предотвращения конвекции снизу располагали образец висмута как более плотный. Образцы подсоединяли к источнику тока, причем катодом служил образец висмута. Образцы в разомкнутом виде помещали в жидкостный термостат с температурой 75,0°C, что на 2,3°C выше температуры плавления наиболее легкоплавкой эвтектики в этой системе. При этой температуре жидкая фаза ограничена ликвидусными составами, характеризуемыми молярными долями индия и . После температурной стабилизации образцы приводили в соприкосновение шлифованными торцовыми поверхностями. В результате начиналось контактное плавление. Одновременно начиналось прохождение электрического тока. Плотность тока уменьшали со временем τ по закону

где A - постоянная. В приводимом примере A=1,17⋅107 А⋅с1/22.

В диффузионном режиме, то есть когда перенос вещества в жидкой прослойке происходит в результате взаимной диффузии, перемещение изоконцентрационных плоскостей, в том числе межфазных границ, происходит по параболическому закону

где z' и z'' - координаты границ жидкой прослойки в момент времени τ, отсчитываемые от плоскости первоначального контакта (0) (фиг. 2), λ' и λ'' - кинетические множители. Рост жидкой прослойки в системе висмут-индий при 75,0°C происходит по параболическому закону и показан на фиг. 3, линия 1.

При контактном плавлении с одновременным пропусканием электрического тока, плотность которого со временем изменяется в соответствии с (1), реализуется псевдодиффузионный режим, при котором перемещение изоконцентрационных плоскостей, в том числе межфазных границ, происходит по параболическому закону, то есть так же, как при диффузионном режиме, но при других значениях кинетических множителей λ (фиг. 3, линия 2).

Плотность потока компонента i в псевдодиффузионном режиме можно представить как сумму плотностей потоков этого компонента в результате диффузии и электропереноса:

где ρ - удельное электрическое сопротивление вещества жидкой прослойки, ni и bi - концентрация (моль/м3) и электроподвижность i-го компонента, D и Dps - коэффициенты диффузии и псевдодиффузии, соответственно, которые находят по результатам измерения протяженности жидкой прослойки, образовавшейся за время опыта. В выражении (3) применен Первый закон Фика и принято линейное распределение компонентов в жидкой прослойке.

Из формулы (3) определяются подвижности ионов в расплаве:

и эффективные заряды ионов:

(Белащенко Д.К. Исследование расплавов методом электропереноса. М.: Атомиздат, 1974. 88 с., формула (90)), где k - постоянная Больцмана, e - элементарный электрический заряд, T - абсолютная температура, ai - термодинамическая активность i-го компонента.

В приводимом примере получены значения кинетических множителей λ''-λ'=1,42⋅10-5 и λ''-λ'=1,66⋅10-5 м/с1/2 в диффузионном и псевдодиффузионном режимах соответственно. Дальнейшие расчеты дали следующие результаты: D=l,22⋅10-9 и Dps=l,67⋅10-9 м2/с, bIn=1,0⋅10-7 и -2,8⋅10-7 м2/(с⋅В), и .

Способ определения эффективного заряда ионов в жидких металлических растворах, включающий получение исследуемого жидкого металлического раствора в результате контактного плавления образцов, составляющих эвтектическую систему, при одновременном пропускании электрического тока, отличающийся тем, что в процессе роста жидкой прослойки электрический ток пропускают в направлении, ускоряющем рост жидкой прослойки по сравнению с бестоковым, диффузионным, режимом, а сила тока уменьшается обратно пропорционально квадратному корню из времени, чем достигается псевдодиффузионный режим роста жидкой прослойки, при котором протяженность жидкой прослойки растет пропорционально квадратному корню из времени, что позволяет определить эффективные заряды ионов в полученном жидком металлическом растворе путем сравнения скорости роста жидкой прослойки в псевдодиффузионном и диффузионном режимах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам получения водорода в местах его применения, минуя стадию его хранения, и касается способа определения количества свободного углерода при конверсии углеводородов в конверторах.

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам двигателя с датчиком влажности. Представлены способы и системы эксплуатации двигателя с емкостным датчиком влажности.

Изобретение относится к технологии получения высокочувствительного резистивного газового сенсора на озон на основе оксидных пленок в системе In2O3-SnO2. Способ получения наноструктурированного газового сенсора на озон включает совместную кристаллизацию растворов солей или их соосаждение, при этом в качестве исходных реагентов используют растворы солей-прекурсоров (SnSO4, In(NO3)3*xH2O), получают оксидные порошки методом золь-гель совместной кристаллизации и соосаждения, после чего полученные порошки прокаливают при 120-400°С и обжигают при 650°С до получения твердого раствора на основе In2O3 с размером ОКР ~ 27-29 нм, затем приготавливают пасту со связующим на основе этилцеллюлозы [С6Н7O2(ОН)3-x(ОС2Н5)x]n и скипидара, причем в первой серии к навеске порошка добавляют 10 мас.% этилцеллюлозы и 5 мл скипидара, а для второй серии порошок смешивают с 30 мас.% этилцеллюлозы и 8 мл скипидара, затем после интенсивного перемешивания полученную пасту наносят на корундовые подложки трафаретной печатью, после чего образцы обжигают при 700°С в течение 5 часов на первом этапе и затем при 1100°С в течение 3 часов.

Изобретение относится к устройствам для определения влажности зерна. Каждый зерновой бункер содержит блок сбора данных, соединенный с множеством емкостных кабелей для измерения влажности, причем каждый содержит множество сенсорных узлов, расположенных вдоль него с шагом.

Изобретение относится к детекторному устройству, а именно к детекторам для спектрометров, которые могут быть использованы для обнаружения таких веществ как взрывчатка, наркотики, отравляющих веществ кожно-нарывного и нервнопаралитического действия и т.п.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет обнаруживать дефекты малых размеров и глубокого залегания в сварных швах, соединяющих, преимущественно, неферромагнитные материалы.

Группа изобретений относится к оборудованию для проведения исследований в области медицины и физиологии. Коннектор для хронической стимуляции электровозбудимых клеток содержит основание и крышку, выполненные с возможностью герметичного соединения друг с другом, микроэлектродную матрицу, выполненную в виде массива из металлических микроэлектродов, сформированных на подложке, с чашей для культуры клеток и с контактными площадками по периметру, соединенными посредством токопроводящих дорожек с микроэлектродами, и плату с отверстием, с выступом, с прижимными пружинными контактами, соединенными токопроводящими дорожками.

Изобретение относится к способу контроля состояния впитывания впитывающего изделия, содержащему предоставление блока регистратора, получение состояния впитывания впитывающего изделия и запись данных, указывающих полученное состояние впитывания впитывающего изделия, в блок регистратора, причем получение состояния впитывания впитывающего изделия и запись данных, указывающих полученное состояние впитывания впитывающего изделия, в блок регистратора выполняются непрерывно в течение периода контроля впитывающего изделия.

Использование: для определения адгезионной прочности несплошных наноструктурированных покрытий. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения адгезионной прочности покрытий к подложке включает выбор области покрытия, проведение воздействия на выбранную область, регистрацию данных о воздействии, анализируя которые судят об адгезионной прочности покрытий к подложке, при выборе области покрытия выделяют ряд участков покрытия, содержащих в совокупности по меньшей мере семь одиночных одномерных пьезоэлектрических нанообъектов, на каждый из выбранных участков проводят воздействие электрическим полем в режиме силовой микроскопии пьезоотклика, при этом регистрируют в виде изображения топографии участков и изображения пьезоотклика, визуально анализируя которые выявляют наличие ступенчатых переходов на изображениях пьезоотклика, которые характеризуют разделение одиночных одномерных пьезоэлектрических нанообъектов выбранных участков на часть нанообъектов, жестко закрепленную на подложке, и часть нанообъектов, незакрепленную на подложке, по изображениям топографии выбранных участков определяют общее количество содержащихся на участках нанообъектов и по изображениям пьезоотклика определяют количество нанообъектов на участках, характеризующихся ступенчатым переходом, по отношению (А) между общим количеством выявленных нанообъектов и количеством нанообъектов, характеризующихся ступенчатым переходом, судят об адгезионной прочности всего покрытия, при А<0,3 определяют отсутствие адгезионной прочности, при А>0,7 определяют максимальную адгезионную прочность.

Изобретение предназначено для экспрессного анализа «на месте» жидких и твердых продуктов по концентрации их газов-маркеров. Устройство для экспресс-анализа качества продуктов включает один пьезосенсор с чувствительным пленочным покрытием для сорбции газов-маркеров, встроенный в держатель крышки ячейки детектирования, и устройства для возбуждения колебаний, фиксирования и отображения сигналов пьезосенсора.

Изобретение может быть использовано при изготовлении маркеров в иммунохроматографии. Для получения наночастиц коллоидного золота проводят восстановление золотохлористоводородной кислоты цитратом натрия.

Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей: электротехнических и электронных. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас.
Изобретение относится к способу получения нанопорошка неметалла. Осуществляют испарение мишени излучением лазера с последующей конденсацией испаренного вещества в потоке газа.

Изобретение относится к области получения порошковых материалов, в том числе к способам и устройствам для получения нанопорошков, их точных смесевых составов и соединений.
Изобретение может быть использовано в электронике, электротехнике и машиностроении. Готовят водно-спиртовой раствор сульфата меди, добавляют в него этиловый спирт до концентрации 37,5-42,5 мл/л, подкисляют до рН 1-2 и делят на две части.

Изобретение относится к технологии получения карбида кремния для изготовления приборов СВЧ-техники, оптоэлектроники и силовой техники. Карбид кремния получают из шихты, содержащей нанопорошки кремнийсодержащего (SiO, SiO2, H2SiO3) и углеродсодержащего (углевод общей формулы Cn(H2O)m, где n≥12; m=n-1, многоатомный спирт общей формулы CnH2n+2On, где n≥2, альдегидные либо кетонные производные многоатомных спиртов общей формулы (CH2O)n, где n≥3 компонентов, приготовленной в деионизованной воде, с последующим ступенчатым нагревом в три стадии: до температуры 145-195°C с выдержкой 1,5-3 ч, до 800-1000°C с выдержкой 0,4-1 ч и до 1450-1650°C с выдержкой в течение 1-1,5 ч.

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано в промышленном производстве наномодифицированных композиционных материалов, в биотехнологии, а также в фотонике.

Изобретение относится к клеевой полимерной промышленности и может быть использовано в производстве древесно-стружечных плит, в том числе ориентированных стружечных плит, фанеры, клееных строительных конструкций и других изделий из древесины.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул L-аргинина в натрий карбоксиметилцеллюлозе. Способ характеризуется тем, что L-аргинин медленно добавляют в суспензию натрий карбоксиметилцеллюлозы в метаноле в присутствии 0,01 препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1000 об/мин, затем приливают 10 мл петролейного эфира, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро/оболочка составляет 1:1 или 1:3 или 5:1.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул АЕКола в оболочке из ксантановой камеди. Способ характеризуется тем, что АЕКол прибавляют в суспензию ксантановой камеди в бензоле в присутствии 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества, затем перемешивают при 1300 об/мин, после приливают 10 мл четыреххлористого углерода, после чего полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом соотношение ядро/оболочка составляет 1:1, или 1:3, или 3:1, или 1:5.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул антисептика-стимулятора Дорогова 2 фракция (АСД) в оболочке из хитозана. Способ характеризуется тем, что АСД диспергируют в раствор хитозана в гексане в присутствии Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при 1000 об/мин, затем приливают 10 мл бутилхлорида, отфильтровывают выпавший осадок и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро/оболочка составляет 1:1, или 1:3, или 3:1. Способ обеспечивает упрощение и ускорение процесса получения нанокапсул, уменьшение потерь при получении нанокапсул и может быть использовано в фармацевтической промышленности. 3 ил., 4 пр.

Использование: для определения эффективных зарядов ионов в жидких металлических растворах. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения эффективного заряда ионов в жидких металлических растворах включает получение исследуемого жидкого металлического раствора в результате контактного плавления образцов, составляющих эвтектическую систему, при одновременном пропускании электрического тока, отличающийся тем, что в процессе роста жидкой прослойки электрический ток пропускают в направлении, ускоряющем рост жидкой прослойки по сравнению с бестоковым, диффузионным, режимом, а сила тока уменьшается обратно пропорционально квадратному корню из времени, чем достигается псевдодиффузионный режим роста жидкой прослойки, при котором протяженность жидкой прослойки растет пропорционально квадратному корню из времени, что позволяет определить эффективные заряды ионов в полученном жидком металлическом растворе путем сравнения скорости роста жидкой прослойки в псевдодиффузионном и диффузионном режимах. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности определения эффективных зарядов ионов в жидких металлических растворах. 3 ил.

Наверх