Кондуктометрический способ определения коэффиента диффузии в жидких средах

ОПИС ИЗОБРЕ Союз Советских Социалистических Республикц 649988 К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ТЕЛ ЬСТ 1) Дополнительное к авт. свид 51) М,Кл. 6 О 1 Я 13/О 7 (21) 2439717/18 22) Заявлен присоединением заявки сударствеиими комитет СССР(54) КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБРЕДЕЛЕНИЯ КОЭффИЦИЕНТА ДИффУЗВ ЖИДКИХ СРЕДАХт 1 с (и") ф(Л,1) С - С гдето, и В- коэффициенты электролита и н лита соответстве- начальные конц растворов элект неэлектролита;- значение концен электролита в о контрольных сеч момента времен ветствующего ма ной крутизне; - дополнительный вероятностей, р диффузиеэлектрнно;ентрациролита трации дном из ений для и, соотксим альнтеграный Изобретение относится к технике измерения коэффициентов диффузии в жидких средах, например, неэлектролитов, и может быть использовано в ряде отраслей химической технологии, а также в практике аналитических лабораторий.Известен способ определения коэффициента диффузии неэлектролитов - способ пористой диафрагмы 1 Ц.Способ пористой диафрагмы принадлежит к числу относительных методов и требует калибровки по эталонным растворам с известными коэффициентами диффузии и позволяет получать преимущественно интегральные коэффициенты диффузии, т. е. дважды усредненные (по времени и концентрации) величины, При этом точность данного метода зависит от концентрации раствора и уменьшается с перепадом концентрации между двумя сторонами ячейки с диафрагмой, что не позволяет надежно исследовать область разбавленных 10 -м) растворов.Наиболее близким техническим решением является кондуктометрический способ определения коэффициента, диффузии, применимый к электролитам 121.Цель предлагаемого изобретения - расширение диапазона исследуемых материалов,Для этого одну из кювет диффузионнойячейки заполняют исследуемым неэлектролитом, а другую - электролитом с известным коэффициентом диффузии и после образования диффузионного столба измеряют изменение концентрации электролита во времени, по величине которого определяют коэффициент диффузии исследуемого не- электролита по формуле0ег 1 с(и) =1 - его(и) =е - с 1 х. 2 1/ л 5Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображена кондуктометрическая диффузионная ячейка.Она состоит из скользящей пластины 1 с верхней кюветой, неподвижной пластины 2 с верхней кюветой, неподвижной пластины 2 с нижней кюветой, верхней и нижней пары электродов 3.Способ определения коэффициента диффузии неэлектролитов заключается в следующем.Берут растворы определенной концентрации электролита и исследуемого неэлектролита и производят заливку верхней и нижней кювет кондуктометрической ячейки. При этом в нижней кювете должен быть раствор (электролит или неэлектролит), имеющий большую плотность. После совмещения верхней кюветы с нижней, т. е.образования жидкостного диффузионного столоа с разрывом концентраций по границе раздела, приступают к исследованию кондуктометрическим методом изменения поля концентрации электролита в контрольных сечениях, образуемых плоскостями первой и второй пар электродов верхней кюветы. Практически измерения сводятся к регистрации после совмещения кювет времени достижения заданного значения концентрации СфД,1) в контрольных образцах и расчету коэффициента диффузии неэлектролита по формулеО, (1)ег 1 с(и") -40С 10 - С(21 ) С 1, - С.,Огде Си и С,о - начальные концентрациирастворов электролита инеэлектролита;45Й, и 02 - коэффициент диффузииэлектролита;Сф(21 Ц - значение концентра ц и иэлектролита в одном изконтрольных сечений длямомента времени, соответствующего максимальной крутизне;его с(иф) - дополнительный интегралвероятностей, равныйестес(и)= - его(и)= - .е-"Шх.гг 60Приведенная расчетная формула (1) вытекает из решения задачи о массообмене между двумя соприкасающими полубесконечными средами, диффузия в которых про. 65 текает в направлении оси 2 в соответствиис уравненями Фикабе,(7,1) УС,Я,г)=О, ; 1= 0,2)0;3 е, Я,1) УС(2,1)-- = В, .- ; 1 ) О, сОс граничными и начальными условиямиследующего вида"С,(, ) 3 С( - ,)32и 1 0С,(0,) =- С,(0,8).При выполнении условия сохранения потока вещества сверху вниз и снизу вверхэто решение может быть записано для полей концентраций выше и ниже границы раздела в следующем видеС, (Е,1) = С -1+ 1 1 А ег 1 с Х) 0 (2) 0,1 С,(Я,) = С - С г= С+ - " - ег 1 с, 1 Я(0 1 + )В, О,к Таким образом, по экспериментально измеренному характеру изменения со временем концентрации С,(71) в жидкости (электролите) с известным коэффициентом диффузии Й, можно по одному из уравнений (2) или (3) рассчитать согласно формуле (1) неизвестный коэффициент диффузии исследеумой жидкости (неэлектролита), находящейся по 1 другую сторону от поверхности раздела.Предлагаемый способ измерения коэффициентов диффузии значительно расширяет возможности кондуктометрического способа измерения, применяемого до настоящего времени только к электролитам. При этом предлагаемый способ измерения сохраняет достоинства кондуктометрического способа, а именно его высокую точность и чувствительность, позволяющую исследовать весьма важную в теоретическом отношении область разбавленных растворов. Кроме того, предлагаемый способ измерения позволяет изучать массооб649988 Формула изобретения Составитель С. БеловодченкоТехред А. Камышникова Корректор С. файн Редактор Б, Павлов Заказ 47/174 Изд. ЛЪ 173 Тираж 1089 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5Тип, Харьк. фил. пред. Патент мен в мутных и оптически непрозрачных средах, где оптические способы измерения диффузии принципиально не применимы,Кондуктометрический способ определения коэффициента диффузии в жидких средах, отличающийся тем, что с целью расширения диапазона исследуемых материалов, одну из кювет диффузионной ячейки заполняют исследуемым неэлектро. литом, а другую - электролитом с известным коэффициентом диффузии и после образования диффузИонного столба измеряют15 изменение концентрации электролита во времени, по величине которого определяют коэффициент диффузии исследуемого не- электролита по формуле: ег 1 с (и) з в з в з С - Св (Л,1) С, - С.,1где 1), и Й 2 - коэффициенты диффузииэлектролита и неэлектролита соответственно;С,о и С 2 о - начальные концентрациирастворов электролита инеэлектролита;С"12,/) - значение концентра ц и иэлектролита в одном изконтрольных сечений длямомента времени, соответствующего максимальной крутизне;ег 1 с и") - дополнительный интегралвероятностей, равный 2егс(и) = 1 - ег (и) =,е - ш.с.1 -П Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 1. Робинсон Р., Стокс Р, Растворыэлектролитов, М., 1963, с. 298 в 3. 2, Агпег, СЛеп 1, Ьос. 5, 381, 1949.