химический каталог




ТЕНЗИМЕТРИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ТЕНЗИМЕТРИЯ (от латинского tensus - напряженный, натянутый и греческого metreo- измеряю), совокупность методов измерения давления пара. Существуют прямые и косвенные тензиметемпературич. методы. Первые основаны на использовании манометров различные конструкций, вторые-на исследовании к.-л. свойства вещества, которое связано с давлением пара. Измеряемыми параметрами в косвенных методах может быть масса, скорость испарения, оптический плотность и др.; давление рассчитывают по известным уравениям или определяют с помощью предварительно полученных градуировочных кривых.

В зависимости от условий парообразования методы ТЕНЗИМЕТРИЯ можно разделить на статические, динамические и кинетические (см. табл.). К статическим относят, в частности, методы исследования газофазных и гетерог. равновесии, в которых процессы протекают в замкнутом, предварительно вакуумир. объеме (в реакторе). Благодаря этому систему всегда можно привести в состояние термодинамическое равновесия независимо от кинетическая особенностей процессов. Давление пара измеряют манометром, чаще всего U-образной формы, соединенным непосредственно с реактором, нагретым до определенной температуры. Манометрич. жидкостью может служить ртуть (если манометр находится при комнатной температуре), а также др. вещества (например, расплавленные металлы, соли, оксид бора) в так называемой изотенископах. Исследования химический реакций можно проводить с помощью спирального или мембранного манометра. Тогда давление пара определяют либо по градуировочной кривой, связывающей величину деформации мембраны с давлением пара, либо компенсац. методом.


Наиб. универсальный прямой статич. метод-измерение общего давления пара в замкнутом объеме с помощью мембранного манометра Бурдона, используемого как нуль-прибор в компенсац. схеме (см. рис.). Датчиком давления служит чувствительный деформируемая мембрана 3, разделяющая реакционное и компенсац. объемы (на рис. изображена мембрана серповидной формы, обеспечивающая высокую чувствительность прибора). Исследуемое вещество 1 через трубку 8 загружают в реакционное камеру известного объема, откачивают воздух, перепаивают под вакуумом в точке 9, помещают в печь и нагревают до нужной температуры, измеряемой в несколько точках. Реакц. объем находится в изотермодинамически условиях. В-во полностью (ненасыщ, пар) или частично (насыщ. пар) испаряется. Создаваемое в камере давление деформирует мембрану 3, вследствие чего припаянный к ней шток 4 отклоняется. Если в компенсац. камеру через трубку 7 ввести инертный газ под давлением, равным давлению пара исследуемого вещества, то шток 4 возвратится в исходное положение, фиксируемое по указателю 5. Давление компенсирующего газа измеряют независимо, обычно ртутным манометром.

Таким способом можно определять давление насыщ. и нена-сыщ. паров в широком интервале температур (до 900 °С в кварцевой аппаратуре).

Схема манометра Бурдона: 1-исследуемое вещество; 2-"карманы" для термопар; 3 - серповидная мембрана; 4-шток; 5-указатель нулевого положения; 6-к вакуумной системе; 7-напуск компенсирующего газа; 8-трубка для загрузки образца; 9-место перепайки под вакуумом.

К статич. методам относят также оптический, весовой и метод точки росы. Оптич. метод основан на законе Бугера - Ламберта - Бера (см. Абсорбционная спектроскопия), описывающем зависимость интенсивности монохро-матич. излучения, прошедшего через кювету с исследуемым веществом (в парообразном состоянии), от концентрации последнего, которая связана с давлением пара. Весовым методом давление пара p определяют по массе т испарившегося вещества: p = mRT/MV, где М-мол. масса изучаемого вещества, V- объем пара, R-универсальная газовая постоянная, Т-абс. температура. Метод точки росы основан на фиксации температуры начала конденсации летучего компонента смеси на холодной поверхности реактора. Давление пара при этом вычисляют из справочных данных по температурной зависимости давления насыщ. пара чистого летучего компонента.

В динамических методах испарение конденсир. фазы происходит в открытой системе, через к-рую пропускают инертный или реагирующий с исследуемым веществом газ. В методе потока давление пара рассчитывают, как и в весовом методе, по кол-ву испарившегося (или прореагировавшего) вещества. В методе точек кипения измеряют скорость испарения вещества в зависимости от температуры при p — const (изобарич. вариант) или от давления при Т= const (изотермодинамически вариант). Поскольку в момент начала кипения, когда давление насыщ. пара вещества становится равным давлению в окружающей среде, скорость испарения резко возрастает, по полученным кривым можно определить давление насыщ. пара при температуре кипения.

Кинетические методы основаны на исследовании испарения вещества в вакууме. В методе Ленгмюра испарение происходит с открытой поверхности. Давление насыщ. пара вычисляют по уравению: p = m/(Sтa), где m-масса вещества с мол. массой М, испарившегося за время т с поверхности площадью S, a-так называемой коэффициент испарения, p = 3,14. В методе Кнудсена измеряют скорость эффузии, т. е. истечения вещества из камеры в вакуум через маленькое отверстие. Экспериментально измеренное давление пара pэ связано с массой испарившегося вещества уравением: рэ=m./К, где К-коэффициент, характеризующий геометрическая размеры отверстия. Равновесное давление пара рр рассчитывают по уравению: p = рэ/s, где s = (1 + aK/Sкa)-1, а-площадь отверстия, Sк- площадь внутр. сечения камеры. В торсионном методе кроме скорости эффузии определяют угол закручивания камеры, подвешенной на нити, под действием струи пара, вытекающей из двух противоположно направленных отверстий.

Интервалы значений давления пара, измеряемые различные методами, приведены в таблице.

Методы ТЕНЗИМЕТРИЯ применяют гл. обр. при изучении химический и фазовых равновесий. В первом случае исследуют химический реакции между индивидуальными веществами в газообразном состоянии и в гетерог. системах. Из температурной зависимости давления насыщ. пара, используя уравение Клапейрона-Клаузиуса и ряд допущений, можно вычислить для индивидуальных веществ энтальпии сублимации (для равновесия твердое тело-пар) и испарения (для равновесия жидкость-пар). Разность между ними равна энтальпии плавления. В простых системах, содержащих не более трех мол. форм в парах, с помощью второго и третьего законов термодинамики по данным-тензиметрич. измерений вычисляют изменения энтальпии DH0 и энтропии DS0 химический реакции. Применение методов термодинамическое моделирования для анализа тензиметрич. результатов позволяет исследовать химический равновесия с несколько параллельными реакциями.

Исследования фазовых равновесий методами ТЕНЗИМЕТРИЯ ранее заключались в определении парциальных давлений растворителя и растворенного вещества над идеальными растворами (с использованием законов Рауля и Генри); в измерении молекулярной массы растворенного вещества по повышению температуры кипения раствора (эбу-лиоскопия); в исследовании равновесий жидкость-пар. Позднее с помощью ТЕНЗИМЕТРИЯ стали изучать равновесия в фазовом пространстве давление - температура - состав (р-Т-X-диаграммы) с целью определения областей существования фаз и функ-цион. зависимостей между составами фаз, температурой и давлением пара. На этом основаны тензиметрич. исследования отклонения от стехиометрии в кристаллах (тензиметрич. сканирование поверхности солидуса), что особенно важно для веществ (полупроводников и др. неорганическое материалов), физических свойства которых резко меняются в зависимости от состава в узкой (менее 1 ат. %) области гомогенности.

Литература: Несмеянов А. Н., Давление пара химических элементов, М., 1961; Суворов А. В., Термодинамическая химия парообразного состояния, Л., 1970.

Я. X. Гринберг.

Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
аренда экрана для проектора уфа
Компания Ренессанс: ограждение от детей для лестницы - доставка, монтаж.
стул zeta
персональный склад хранения имущества

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
(10.12.2016)