Способ определения теплоты адсорбции водорода металлами

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 949467(22) Заявлено 20.11.80 (21) 3007412/18-25с присоединением заявки 89(23) ПриоритетОпубликовано 07,0882. Бюллетень Мо 29Дата опубликования описания 07.08,82 Р 1 М К з С 01 М 27/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения 3тг11/Северный филиал Всесоюзного научно-исследовательскогоинститута по строительству магистральных трубопроводов(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ АДСОРБЦИИ ВОДОРОДА МЕТАЛЛАМИ30 Изобретение относится к физической химии, точнее к электрохимическому определению адсорбционного взаимодействия водорода на щелочных металлах, находящихся в водных растворах, и может быть использовано в контроле наводораживания сталей и других сплавовИзвестен калориметрический способ определения теплоты адсорбции, выделяющейся при приведении паров адсорбата в кснтакт с образцом 13.Однако применение данного способа для погруженных в воду щелочных металлов принципиально не осуществимо.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения теплоты адсорбции водорода металлами, включающий смачивание исследуемого металла водным электролитом 21.Недостатком известного способа является то обстоятельство, что при контакте щелочных металлов с молекулами воды, высокая активность этих металлов приводит к интенсивному химическому взаимодействию между ними и молекулами воды и,следовательно, к выделению больших количеств молекулярного водорода, который в этих условиях, как правило, или самовозгорается, или взрывается, чтоделает способ неприменимым в указанном варианте выполнения.Кроме того, сокращение контактирующей поверхности с целью уменьшения помехи химической реакциине позволяет с нужной точностьюизмерить теплоту адсорбции по теплоте смачивания,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей .способа, т.е. расширение областииспользования способа на группущелочных металлов.оставленная цель достигается темчто согласно способу определениятеплоты.адсорбции водорода металлами, включающему смачивание исследуемого металла водным электрслитом, измеряют электрохимический потенциал реакции взаимодействия щелочного металла с водой и теплотуадсорбции всдорода определяют по выражению,25 ЕЯ=0,55-2( 4 5 + 0,59 -- ),Еи н )Е( где Е - энергия ионизация исследуионемого щелочного металлав воздухе;Еион4,5энергия ионизация исследуемого щелОчного металла вводном электролите;0,59 - тепловой :-ффект реакциинейтрализации; 5Е - абсолютная величина измеряемого потенциала электрохимического взаимодействия;1,67 - коэффициент перехода изэВ.В шкалы водородного электролита в шкалу абсолютныхэнергий.На чертеже схематически представлен механизм электрохимического взаимодействия щелочных металлов с молекулами воды.Способ реализуется в следующемпсрядке,В водную среду помещают электродиз щелочного металла в парафиновой 20изоляции с единичной несплошностьюмалой площади и замеряют электрохимический потенциал реакции взаимодействия металла с водой. При погружении в водный электролит любого щелочного металла, энергия ионизациипоследнего будет Равна Е /4,5 эВ,а с учетом резонансной дйссоциациимолекул воды реальная энергия ионизации металла будет составлятьЕ ион/45+О, 59 (эВ) .Измерение электрохимического потен.циала производят по стандартнойметодике на потенциостате П,Измеренное значение электрохимического потенциала реакции соответствует энергии (Ме -Н), и определяется+алгебраической разностью энергийанодного и катодного процессов всейреакции в целом. Величина электрохими 0ческого потенциала позволяет определить глубину потенциальной ямыадсорбции водорода, а значит и тепловой эффект данной реакции. Ибо тепловой эффект адсорбционного взаимодействия атомов водорода на щелочных металлах будет измеряться разностью между энергией адсорбции водорода и его десорбированной частью(чертеж) .П р И м е р, Измерение электрохимического потенциала производили постандартной методике на потенциостате П. Измеряли потенциал реакцииэлектрохимического взаимодействияатомов калия в насыщенном растворе 55КОН при 1=20 С, он равено2,40 В н,вэ, Энергия ионизации калия в. воздухе равна 4,34 эВ, но тогда его энергия ионизации в водномэлектролите будет равна 0,96 эВ. Согласно указанного выражения определили теплоту адсорбционног взаимодействия атомов водорода, равную0,324 й 0,04 эВ,В отличии от известных способов,предложенный способ определениятеплоты адсорбции водорода позволяет определить количество частиц водорода, пришедших во взаимодействиес щелочными металлами, а также служит первоначальным этапом проведениядетального анализа механизма взаимодействия всех металлов с воднымирастворами, что создает предпосылкидля решения задачи наводораживаниятрубной стали при катодной защитемагистральных трубопроводов.Формула изобретенияСпособ определения теплоты адсорбции водорода металлами, включающийсмачивание исследуемого металлаводным электролитом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа путем обеспечивания возможностиисследования щелочных металлов, измеряют электрохимический потенциалреакции взаимодействия щелочного металла с водой и теплоту адсорбцииводорода определяют по выражениюДЦ = О 55 - 2(4 5 + О 59 -- 67),Е рон /Е/lф 1,67 фгде Е - энергия ионизацииисследуемого щелочного металла в воздухе;Енон4 5 - энергия ионизацииисследуемого щелочного металла в водном электролите;0,59 - тепловой эффект реакции нейтрализации;1( - абсолютная величинаизмеряемого потенциала электрохимического взаимодействия;1,67 эВ.В - коэффициент переходаиз шкалы водородного электролита вшкалу абсолютныхэнергий,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. АпЬещ 6., Ярепвег И., ВцЬе Н, Неа 1 в ойапвогр 11 оп ой Мгур 1 оп оп ЬхдЬРу дгарЬ 111 гей сагЬоп ЬРасЬ.фСапаЖап Лоигпа 0 оЕ СЬевв 1 гу".1955, 33, 305.2. Адамсон А,А. Физическая химия поверхностей, М., Мнр, 1979, с. 450.е ака фПатентфф, г. Ужгород, ул. Проектна иал 735/30 Тираа. 887 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш