CC BY
9
I - 5-43.55
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЮвОГО КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОГО -/ЗКОЧАСТОТНОГО МЕТОДА АНАЛИЗА ВЕЩЕСТВ
* - "ипчанский
Zssezcr-Казахстанский государственный университет аяк V ''озыбаева, г. Петропавловск
!- калада кондуктометрикальщ уяныц поляризацияльщ царсылъщ «а» - тфикальщ аньщтау MacejBci царастырылады.
Р j .мотрены вопросы определения графическим методом величины щшшгь.:^иионного сопротивления кондуктометрической ячейки.
£ zerimental investigation of new conduktometric low -frequency and ДЦк - -ijuency methods of substance analysis.
:|CL3iaiflffl низкочастотного мостового метода изготовили экс-uri- :-:>то установку, состоящую из мостовой измерительной схе-шсх. - -стотного блока питания (рисунок 1). В свою очередь мосек- тельная схема составлена из двух постоянных резисторов £ = Ом, включенных в правое верхнее и нижнее плечо, маяв.: тавлений РЗЗ и кондуктометрической ячейки с сопротив-Sl з :«_тюченных в соответственно левые нижнее и верхнее плене-: гельную диагональ мостовой схемы включен миллиампер-- на другую диагональ поступает напряжение питания от ■ргтного блока питания. Величина напряжения питания (2-5) В ЬрВАгтся при помощи блока питания, исходя из обеспечения ;за:и -¿.боты измерительной ячейки. Кондуктометрическая ячей-Ьвеб- : - в виде цилиндрического сосуда с диэлектрическими з с : текла внутренним диаметром 14 мм. На поверхности стек-
: .....ipa по его высоте нанесены риски через 5 мм. В нижней и
1 цилиндрического сосуда в плоскости, перпендикуляр-
'tMi * размещаются круглые плоские электроды из нержавею-
с~
Рис.1. Блок-схема измерительной установки для экспериментальных исслело модернизированного низкочастотного метода анализа вещества: 1 - низкочастотный блок питания; 2 - мостовая измерительная схема;
3 - вольтметр В7-41; 4 - милливольтметр Ц 4314.
щей стали с диаметром, соответствующим внутреннему диаметр;, линдра. При этом нижний электрод устанавливался неподвижно, а хний электрод, посредством направляющей, имел возможность ~ мещаться в вертикальном направлении с установкой заданного у лектродного расстояния относительно нижнего электрода. С nos' соединительных проводов кондуктометрическая ячейка, закреп.-штангами на штативе, подключилась к верхнему левому плечу у. вой измерительной схемы.
Методика экспериментальных исследований заключалась в c."t_ щем: с помощью измерительной бюретки и аналитических весов Iавливались в отдельных пронумерованных колбах пробы раствор : з лизируемого вещества заданной концентрации. В качестве та:*: : щества был выбран хлористый калий, электропроводность котст-: известна с большой точностью. Определение сопротивления pan хлористого калия осуществляли начиная с раствора с наименытя* центрацией, которым и заполняли кондуктометрическую ячейку десяти-пятнадцати минутной выдержки раствора в ячейке, ф;::-.
2004 г
37
чпература раствора с помощью ртутного термометра; верхний устанавливали на первоначальном минимальном расстоянии -:его электрода, равном 5 мм. Далее измерительная мостовая схе-дочалась к блоку питания; контроль за величиной напряжения подаваемого на мостовую схему, осуществлялся с помощью ра В 7-41 Вращением галетных переключателей магазина со-гний осуществляли балансировку мостовой измерительной схе-¿•шимально возможной величины разбалланса, определяемой с миллиамперметра при достижении минимальной величены тока ельной диагонали моста. Далее по показаниям галетных пере-магазина сопротивлений фиксировали величину подстроеч-тивления, которое в этом случае принималось равным сопро-раствора кондуктометрической ячейки. Аналогичные измере-: ! же раствором хлористого калия проводили последовательно -:ении межэлектродного расстояния до 50 мм с шагом в один .. По полученным значениям сопротивления определялось урав-нйсимости сопротивления как функции от межэлектродного рас-2йла:
К=а + Ьх, (1)
:зободный член, который будет определяться сопротивлением, сонным с поляризационными эффектами, сопротивление раствора.
явление раствора, выраженное через удельное сопротивление, аьггь найдено из выражения:
с • Ь/Б, (2)
- - ильное сопротивление раствора, *;жэлектродное расстояние;
- ~::мцадь электрода, истинное сопротивление раствора из уравнения (1) вели-
: :о сопротивления, с учетом погрешности от поляризацион-можно рассчитать с учетом уравнения (2) из простого вы-
с = Ь в (3)
геометрические характеристики кондуктометрической ¿ления коэффициента «а» уравнения (1) по уравнению (3) оп-• цельное сопротивление каждого из анализируемых раство-:зго калия. Результаты экспериментальных исследований х растворов представлены в таблице 1 и рисунке 2.
Таблица
Результаты экспериментальных исследований низкочастотного кондуктометрн-ческого метода с моделями растворами хлористого калия при температуре 200: С
Концен- Расстоя Напря- Напряже Сопро- Уравнение Удельное Ко эф Рас-
трация ние. жение ние тивление зависимости сопротив- фициент хожл
моль/л 10"2м питания, разбал- ячеики, вида (1) ление. корреля- %
В ланса, В Ом Ом см ции
0,5 2,0 0,18 47,0
0,1 2,1 0Л7 50,0
1,0 2,0 2,3 0,16 56,0 у=43,342+ 9,822 0,997 0.25
3,0 2,3 0,15 61,0 +6,383х
4,0 2,5 0.15 ^9,0
5,0 2,6 0.14 76,0
0,5 3,0 0,18 120,0
1.0 3,2 0,16 150,0
ОД 2,0 3,5 0,13 210,0 у=90,0+ 92,32 1,00 7Л"
3,0 3.6 0Л1 270,0 +60,Ох
4,0 3,6 0,10 330,0
5,0 3,8 0.09 390,0
0,5 3,4 0,14 160,0
1,0 13,8 0,10 400,0
0.02 2.0 4,1 0,07 640,0 у=148.329+ 378,2 0,99
3,0 4,2 0,06 900,0 +245,81х " 1
4,0 4,2 0,05 1130,0
5,0 4,2 0,04 1370,0
А
3 /
/ / / 1—\
N е---
----х—
0,5 1 2 3 4 5 1 • 10'2 ы
Рис. 2 График зависимости сопротивления кондуктометрической яч«ьз ром КС1 от межэлектродного расстояния на частоте 50Гш 1 _ С = 1,0 моль/л; 2 - С = 0,1 моль/л; 3 - С = 0,02 моль/л
ГГ. штатов экспериментальных исследований показывает их т:-;*остъ с табличными данными [2, 3], вплоть до концент-= хлористого калия 0,02 моль/л.
?тап экспериментальных исследований преследовал цель е теоретических предпосылок о независимости результа-: состояния поверхности электродной системы. Для этого = течение полугода осуществляли экспериментальное оп-_ : > тросопротивления стандартных растворов хлористого принимая никаких специальных мер по подготовке элект-' " ментальным исследованиям. Результаты эксперименталь-зш. проведенных повторно при различных температурах, з -блице 2. Нетрудно заметить их полную качественную = : гтределении удельного сопротивления с результатами эк-эД исследований, приведенных в таблице 1 Вместе с тем г >ание значительное различие коэффициентов уравнения .: противления кондуктометрической ячейки от межэлект-ис:: гения, приведенных в таблицах 1 и 2, отнесенных к ра-того калия одинаковой концентрации и температуры, в значениях коэффициентов функциональной зависимос-ейя от межэлектродного расстояния позволяет сделать !: жности использования модернизированного метода ана-только в целях определения удельного электросопро-тдя оценки влияния различных факторов на приэлектрод-Дгйствигельно, так как модернизированный метод портить истинное (омическое) сопротивление ячейки, то раз-- : /гренным сопротивлением и истинным позволяет в коли-
Таблица 2
, : . ср«ментальных исследований низкочастотного кондуктометри-иа с раствором хлористого калия в зависимости от температуры
/равнение рак зависимости рь .: противления от лйагэлектродного ГйССТОЯНИЯ вида (1) Коэффициент корреляции, г Удельное сопро-тивл., Ом/см Табличное значение удельного сопротивл., Ом см Расхождение табличных и экспери-ментать-ных данных, %
= 77,7+6,34х -■= 134,66+53Дх 0,99 0,99 9,75 81,87 9,82 85,69 0,71 4,45
=20,4+5,63х -.=33,99+47,66х 0,99 0,99 8,67 73,40 8,94 77,6 3,01 5,41
.=19.06+6,91х %=91,07+62,37х 0,99 0,99 10,64 95,97 10,81 95,42 1,57 0,57
чественном выражении определить величину поляризационнсг тивления, определяющего и Э.Д.С. поляризационных эффектов 1 работки методики экспериментального определения поляриза сопротивления модернизированного методом анализа веществ тельно к задаче, предварительно остановимся на известных тах исследований величины напряжения поляризации от различи торов. Как отмечается в работе [4], поляризационное напряже; жается с уменьшением плотности переменного тока, а также : нием концентрации раствора и частоты переменного тока. В т зависимость величины напряжения поляризации от плотност:-: тверждается лишь для небольших значений последнего. Там л: Щ дается, что при некоторых, достаточно больших плотностях чина напряжения поляризации зависит лишь от сочет ания матег трода и электролита. Для этого случая величину напряжешь ции предлагается определять с помощью следующего выра> : -
J
^u=J х =
где
су С'
хс - поляризационное сопротивление; ] - ток, протекающий через ячейку; £2 - круговая частота,
С емкость эквивалентной схемы замещения веществ .
Таким образом, методика определения удельного элек ления раствора модернизированным мостовым методом а: ства должна включать установление зависимости поляр ;г сопротивления от концентрации и величины плотности ток_ щего через ячейку, а также от состояния поверхности х— свойств электролита. Поскольку в качестве материала эле лагается использование в основном нержавеющей стати. :■ _• доступного и отвечающего условиям работы гальваничес-:;: ства, ограничимся установлением зависимости удельного : ротивления от концентрации, физических свойств веществ- ш: ти тока.
ЛИТЕРАТУРА
И.М., Крючков В.П. Физико-технические основы влаго-Техника, 1974.- 308 с.
справочник физико-химических величин - Л.. Химия,
Е С., Новицкий П.В. Электрические измерения физичес-Л Энергоатомиздат, 1983.- 320 с.
и И.М. Электрическое моделирование- М.. Физматтиз,
А. Теория электромагнитных волн- М.. МГУ, 1962.-
