химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

ение проводника может заметно изменяться в процессе измерения. Поэтому в случае проводников 2-го рода в мостовых схемах применяют переменный ток (используя мост Кольрауша). Источником переменного напряжения обычно служит генератор переменного тока звуковой частоты, а нуль-инструментом— гальванометр переменного тока, осциллограф (до недавнего времени широко применяли низкоомный телефон).

Сложность измерений в цепях переменного тока, заключается в том, что здесь, кроме активного (омического) сопротивления, всегда имеется реактивное (емкостное и индуктивное *) сопротивление. Для полного баланса моста необходимо скомпенсировать не только активное, но и реактивное сопротивление.

* Вопрос об индуктивном сопротивлении цепи мы здесь не рассматриваем, поскольку последнее не характерно для проводников 2-го рода. В нашем случае оно практически возможно лишь в измерительных приборах н проводах. Во избежание осложнений, связанных с наличием индуктивности в цепи, в работе следует использовать специальные безындуктивные магазины, а соединительные провода делать по возможности более короткими.

Применение в качестве нуль-инструмента приборов с лучевой трубкой позволяет определять как активную, так и реак

тивную составляющие полного сопротивления — импеданс — электролитической ячейки. Последнее связано с тем, что сигнал с моста разворачивается в плоскости и это позволяет наблюдать «расфазировку» колебаний потенциала в вершинах моста, появляющуюся вследствие наличия емкости в плече с ячейкой.

Рассмотрим включенную в мостовую схему измерительную ячейку. Это не только раствор, но и два металлических электрода, погруженных в раствор. Такая система обладает заметной электрической емкостью вследствие образования на границе электрод — раствор двойного электрического слоя (ДЭС). Измерительная ячейка может быть представлена в виде следующей эквивалентной схемы (рис. VIII. 4): здесь R— искомое сопротивление раствора электролита, а остальные величины — это сопротивления (Rt и R2) и емкости (Q и С2) ДЭС на границах двух металлических электродов с раствором; Сз — емкость системы двух электродов. Вопрос о причинах возникновения ДЭС и его свойствах подробно рассматривается в курсах электрохимии. Здесь мы ограничимся только следующими замечаниями.

На границе раздела металл — раствор в каждой из фаз имеются избыточные, но уравновешивающие друг друга электрические заряды. Последние, распределяясь вблизи поверхности каждой из фаз, образуют электрический конденсатор, и поэтому переменный электрический ток через рассматриваемую границу может проходить благодаря емкостной проводимости, т. е. зарядке (или разрядке) этого конденсатора (ДЭС). Но в то же время возможен и переход заряженных частиц через границу раздела фаз (разряд ионов или ионизация атомов на электроде), т. е. «фарадеевский» ток.

Иначе ДЭС можно представить как электрический конденсатор с утечкой, т. е. конденсатор, который, кроме емкостной проводимости, обладает'еще и омической через некоторое шунтирующее сопротивление R2 или Rj (см. рис. VIII.4).

Для отождествления искомого сопротивления раствора электролита R с сопротивлением R*, рассчитанным из показаний сбалансированного моста, нужно проводить опыт в таких условиях, чтобы суммарным сопротивлением ДЭС можно было пренебречь. Для емкостного сопротивления электрического конденсатора имеем Яс = 1/шС, где ш — частота переменного тока; С — емкость конденсатора.

Емкость конденсатора пропорциональна его поверхности. Таким образом, емкостная составляющая сопротивления ДЭС Rc обратно пропорциональна поверхности электрода и частоте переменного тока. Омическая составляющая сопротивления (Ri и R2) также уменьшается с ростом поверхности (с увеличением поперечного сечения проводника).

Из приведенных рассуждений видно, что при измерениях электрической проводимости растворов методом моста благоприятными условиями для сведения практически «на нет» сопротивления ДЭС, являются высокая частота переменного тока и большая поверхность электродов. Обычно измерения ведут на звуковых частотах 1000—2000 Гц, а поверхность электродов увеличивают, покрывая их слоем платиновой черни.

Хорошие результаты получаются, если применять такие измерительные сосуды, в которых изучаемый раствор имеет сопротивление от 50 до 100 Ом. При хорошем платинировании наилучшие результаты получаются по Кольраушу, если площадь электродов (см2) изменяется в интервале от 5Q/R до 100//? см2, где R— сопротивление раствора в сосуде (однако удовлетворительные результаты иногда получаются и при площади электродов до 20/R и даже до 10//? см2). Таким образом, чем больше электрическая проводимость раствора, тем больше должна быть поверхность электродов (при прочих равных условиях).

Большое значение имеет качество платинирования электродов. Следует также иметь в виду, что черненные электроды с большой поверхностью могут поглощать из растворов заметные количества щелочей и кислот, которые потом медленно переходят в раствор, а это вносит некоторую погрешность при измерении электрической проводимости очень разбавленных растворов или воды.

Для очень точных измерений применяются мосты, в которых можно скомпенсировать и емкостную составляющую измеряемого сопротивления. Для этого в измерительное плечо моста параллельно (или последовательно) с переменным сопротивлением включают еще переменную емкость (рис. VIII. 5).

Условие равновесия в мосте в этом случае записывается:

К» = l/tгде i=V—1— оператор, соответствующий сдвигу фаз между током и напряжением на 90°.

Причем лишь при R$ = RX и Сь — Сх точки вершин моста изопотенциальны в любой фазе переменного тока. Если RZ = RX^ а равновесие моста не достигнуто, через нуль-инструмент Г

Рис. VIII. 6. Схема установки для измерения электрической ' проводимости растворов с использованием постоянного тока.

протекает остаточный ток вследствие смещения фаз колебаний в вершинах моста.

Следует упомянуть еще о методе измерения сопротивления проводников 2-го рода, основанном на использовании постоянного тока. По этому методу измеряют падение напряжений Aqn и Дер* на двух сопротивлениях, включенных последовательно: измеряемом сопротивлении раствора RX и известном эталонном сопротивлении R\. В соответствии с законом Ома:

Дф,/Я, = Ayx/Rx или = (Аф^/АфО (VIII. 47)

* Об обратимых электродах см. разд. IX, 5,

Схема цепи изображена на рис. VIII. 6. Раствор электролита заливают в сосуд, имеющий измерительную трубку. С помощью двух электродов, расположенных на концах сосуда, через раствор пропускают постоянный электрический ток. В средней части измерительной трубки на определенном расстоянии друг от друга (в точках а и Ь) впаяны два тубуса, содержащие два одинаковых электрода. Ими могут быть электроды, обратимые по отношению к одному из ионов, присутствующих в растворе* (как на рис. VIII. 6); часто также применяют два одинаковых вспомогательных полуэлемента, например, два каломельных электрода, присоединяемых к тубусам а и Ъ с помощью двух одинаковых солевых мо

страница 136
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
футболки с длинным рукавом в самаре купить
купить домик эконом класса рижского направления
Кликните, закажите с промокодом "Галактика" - 300 руб скидка - УПС купить с доставкой по Москве и городам России.
курсы секретаря г. абакан

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)