Способ определения параметров электропереноса в растворах электролитов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (11 0 С 01 й 27/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1т т 21) 2638675/18-2122) 07.07.781116) 30.10.83. Бюл.(50) 1, Робинсон Р Стокс Р, Растворы электролитов, М., "Иностраннаялитература", 1963, с.132-140,2. Константинов Б.П. и Трошин В,П,Измерение чисел переноса ионов относительно раствора в растворах НС 1,1.1 С 1, йаС 1, КС 1.-"Известия АН СССР",Сер. химическая ,966, Р 12. с.21041 прототип). пилляра с дис тли ч ающ елью повышения сным наполнителе й с я тем, что,с 9 40В, ЗвягВ. В. Сткий инсти очности, определяю омиграционное давизбыточное элек ление, возникаю ной границы, пу динамического с е при двихе ем измерения ионпротивления протек створов через ю яр по ве- прикладывне юнего давлени о к раствору, досУ ержания ионной гр ной, а избыточное ционное давление н ч ваемо для у подви еточно нелектроодят по лечд- у) йй 2 + й 2 скорости движ образующих аницу;(5 ф) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСА В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, включающий измерение ме тодом движущейся границы истинных скоростей движения ионов на концах ния ионо ионную Г гидродин тивления еские отеканию ратворов ПИСАНИЕ ИЗОБРЕВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВИзобретение 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 О ная граница образуется необщими ионами при пропускании электрического тока, причем подвижность ионов определяется по скорости движения ионной границы 1 1 1. 15Недостатком 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 концах капилляра с дисперсным наполнив телем, в котором дисперсный наполни- тель н капилляре создает большое гидродинамическое сопротивление протеканию раствора, что позволяет исклю 35 чить или учесть перемещение системы отсчета и определить истинные параметры электропереноса 1 2 1.Однако способ не позволяет учесть перемещение растворов электролитов40 под действием электромиграционного давления, возникающего при днижении ионной границы. Экспериментально обнаруженное электромигрционное 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 наполни 55 телем, определяют избыточное электро- миграционное давление, возникающее при движении ионной границы, путемскорость катионов Котносительно раствора К.,Л;ч 2 - скорость катионов К 2относительно раствора К Л;ч и ч - скорости растворов под1 2 действием л Р,Используя закон Пуазейля 1 Рр, й,. 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 формулеч -ч 1 й РК +Р+ 2где ч и ч - истинные скорости дви 1 2жения ионов, образующих ионную границу;К и К - гидродинамические соп 1 2ротивления протеканиюрастворов,В районе ионной границы растворовК Л и К Л происходит замещение катионов К катионами К 2, при этом катионная граница под действием электрического поля перемещается к катоду.Поскольку катионы К 1 и К могут иметьразличные 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 такоесостояние, которое в зависимостиот соотношения между объемами замещаемых и замещающих катионов приводит к сжатию или расширению этойобласти, В результате на скорость,движения ионов под дейстнием электрического поля будет накладыватьсяперемещение раствора под действием электромиграционного данленияДР,которое будет приводить к растеканию растворов от границы, еслидавление избыточное, либо к движению растворов н район границы,если давление пониженное, Связь междускоростью ионной границы и скоростями ионов, ее образующих, можнопредставить такгде В - гидродинамическое сопротивление протеканию раствора,получаем(3) 5В+ В 2Таким образом, для определения ЬР достаточно знать истинные скорости движения ионов, образующих границу, и гидродинамическое сопротивление протеканию раствора по обе стороны от границы.Способ осуществляется с помощью устройства, представленного на чертеже. 15 - Устройство представляет собой О-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 в катодный объем 1 - исследуемый электролит, Используются высококонцентрированные растворы (4-10 й для исключения элект.ЗО роосмоса. Перед включением электрического тока граница растворов продавливается вниз давлением воздуха, подводимого к катодному объему.При пропускании постоянного электриче- З 5 ского тока между растворами образуется ионная граница, перемещающая.я вверх по песчаному столбику поддействием тока. Истинная скоростьдвижения катионов К 1 измеряется спомощью микроскопа и секундомера внижнем сечении дисперсного наполнителя, а катионов К- в верхнем. Длятех же сечений определяются величиныВ и Я 2. Для этого с помощью сжатоговоздуха, подаваемого в катодный объем,останавливают движение ионной границы на концах дисйерсного наполнителя. В этом случае капилляр заполнен целиком одним из растворов, электромиграционное давление пренебрежимо мало и течение жидкости носитчисто гидродинамический характер.Тогда по уравнению, .аналогичному уравнению 2), можно рассчитать значе-.ния Ри В.-ч =ч.= - , е1 Р 1 В 1где Р - внешнее противодавление.Давнлее по измеренным значениям ч, ч В 1 и В 2 по уравнению (3) рассчитывается избыточное электромиграционное давление.Предлагаемый способ позволяет определить истинные парАметры электро- переноса, 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.1051416 Состав Техред еэ НВохмянинАсталош Редактор Е, Лушников рректор И, Эрд 5/42 Тираж 873НИИПИ Государственного комите по делам изобретений и отк 3035, Москва, Ж, Раушская Заказ 865 одписно аб., д, 4/5