Способ определения параметров электропереноса в концентрированных растворах электролитов

(19) И О 1 Б 27/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТ изико-техническийоффеВ. Звягина ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ(71) Ордена Ленина финститут им. А. Ф, И++ + чисел гидратации ионов Н , Ы , Иа в растворах хлоридов высоких концентраций. - Известия АН СССР, серия хим., 1966, Ф 11, с. 1907,Авторское свидетельство СССР 11 1051416, кл. С 01 Б 27/26, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСА В КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ(57) Изобретение относится к способу определения параметров электропереноса в концентрированных растворах электролитов. Способ основан на пропускании электрического тока через растворы, находящиеся в трубке с дис 4 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 наполнителя в присутствии электрического тока при внешнем давлении, удерживающем ионную границу неподвиж ной, а затем определяют параметры злектронереноса по формулам, Предла1264057 гаемый способ позволяет определить рколичество молекул растворителя, увлекаемых ионом при,цвижении, кинетические числа гидратации ионов для астворов , содержащих несимметрические по заряду ины, и числа переноса ионов. 1 з.п. Ф-лы, 1 ил.ет определить в этих растворах количество молекул воды, увлекаемых иономпри его движении, кинетическое числогидратации ионов и числа переносаионов.Способ осуществляется с помощьюустройства, представленного на чертеже.Устройство представляет собой 13 образную стеклянную трубку и содер-жит катодный объем 1, соединенный свспомогательным электродным объемом2, трубку с дисперсным наполнителемзаполненную кварцевым песком крупностью 20 мкм, анодный измерительныйкапилляр 3, термостатируемую рубашку5. Для измерения скорости движенияраствора в измерительном капилляреи наблюдения за скоростью движенияионной границы используются микроскопы 6. В трубку с дисперсным наполнителем и анодный измерительный капилляр заливают индикаторный электролит,а в катодныи объем - исследуемыйэлектролит,Перед включением электрическоготока граница растворов продавливаетсявниз давлением воздуха, подводимого,к катодному объему. При пропусканиипостоянного электрического тока.между растворами образуется ионная граница, перемещающаяся вверх по песчаномустолбику под действием тока. С помоВ растворах электролитов, содержащих несимметричные по заряду ионы количество положительных и отрица- тельных 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 ва 30 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 позволяИзобретение относится к электрохимии и может быть использовано при изучении строения растворов электролитов и параметров электропереноса, таких как количество молекул раство рителя, увлекаемых ионом при движении за счет вязкостного механизма, кинетических чисел гидратации ионов, истинных чисел переноса и подвижностей ионов в растворах электролитов, со держащих несимметричные по заряду ионы.Цель изобретения - расширение области применения путем определения количества молекул растворителя, ув лекаемых ионом при движении, и повышение точности определения чисел переноса ионов в растворах электролитов, содержащих несимметричные по заряду ионы. 20 щью сжатого воздуха, подаваемого в катадный объем, создается противоток и останавливают движение ионной границы 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 растворизмеряют в трубке без наполнителя спомощью микроскопа и секундомера. Затем,электрический ток выключают иснова измеряют скорость течения раствора в трубке без наполнителя. При 5этом величина внешнего давления поддерживается такой же, как и при пропускании тока.В качестве примера определялосьперемещение растворителя в растворе ОСоСпри С 3,5 г-моль/л. Пропускался электрический ток величиной 20 шА.Прилагалось давление величиной5930 И/м , которое позволяло удерживать ионную границу между растворами 15СоС 1- СЙС 1 неподвижной. Измереннаяпри токе 20 пй и указанном давлениискорость раствора в трубке без дисперсного наполнителя составила-30,49 10 см/с. Поддерживая ту же самую величину давления при выключенном токе, получили скорость раствора,равной 0,36"1 О см/с,Для учета влияния различия температур в трубке при пропускании тока 25и без тока, а также правильности внесения поправки на растворимый электрод и движение ионов при пропусканииэлектрического тока использовалсяраствор КС 1 4 н., содержащий симметричные по заряду ионы. Результатыопытов показали, что при одном и томже давлении скорости раствора припропускании электрического тока ибез тока в пределах ошибки опыта 4 Ене различаются.Измерения истинных скоростей движения ионов по скорости движения ионной границы на конце дисперсного наполнителя 4 дали значения 1,3 10см/с3для ионов кобальта в растворе СоС 1при С 3,5 г-моль/л и 4 Осм/с дляионов хлора,Получив величину скорости вязкостного увлечения раствора по направлению движения ионов хлора, рассчитыва"ют количество молекул воды, увлекаемых ионом хлора при движении в электрическом поле:0,13 О 2,455,5. 504 10 3,5 фДля числа переноса ионов кобальтаполучают:(1,3+0,3.1) 10 965000 3 5 2 0,5 О20 10 .1 О0,27 Для получения кинетического числа гидратации иона кобальта необходимо знать общий преимущественный перенос растворителя н отсутствии внешнего давления при гидростатическом равновесии. Для растнора СоСпри С 3,5 г-моль/л измеренная экспериментально скорость преимущественного переноса растворителя по направлению движения ионов кобальта равна 0,002 хэх 10 см/с. Суммируя эту скорость со скоростью встречного потока растворителя, обусловленного нязкостным увлечением ионами хлора, получают число гидратации иона кобальта(0,0020,13 0 255 5Предлагаемый 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 я1. Способ определения параметров электропереноса н концентрированных растворах электролитов путем пропускания электрического тока через раст-воры, находящиеся в трубке с дисперсных наполнителем, удержания ионной границы неподвижной приложенным внешним давлением и определения истинной скорости движения ионов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения путем определения количества молекул растворителя, увлекаемых 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:12 б 4057 где и Ч,(Ч -Ч,) Б,С 20 Ч +.БС Составитель И, РогальРедактор Н. Киштулинец Техред Л.Олейник Корректор Е. Рошко Заказ 5553/43 Тираж 778 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР поделам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 количество молекул воды,увлекаемых ионом при движении;скорость движения растворапри токе, см/с;скорость движения растворапри выключенном токе, см/с;скорость,цвижения ионов,см/с;скорость растворителя втрубке, свободной от наполнителя в отсутствии внешнего давления, см/с;концентрация растворителя,г-моль Н О/1000 смконцентрация раствора,г-моль НО/1000 смплотность тока, А/см Р постоянная Фарадея,Б - сечение трубки без наполни"отел я ,Б - сечение трубки с наполнитен5 лем;С - валентность иона,2. Способ по п, 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения кинетических чисел гидратации ионов для растворов, содержащих несимметричные позаряду ионыцополнительноопределяютскорость течения растворителя в трубке, свободной от дисперсного наполнителя в отсутствии внешнего давления,а кинетическое число гидратации ионаЬ определяют по формуле