CC BY
706
Физико-химические свойства водных растворов йодидов металлов
УДК 547.729
К.Г. Анисимов, Е.А Анисимова Физико-химические свойства водных растворов йодидов
металлов
Работа посвящена высокопреломляющим жидкостям, представляющим собой концентрированные водные растворы простых и комплексных солей на основе йодидов и бромидов цинка, кадмия, натрия и калия. Некоторые из них наряду с высокой плотностью обладают достаточно высоким показателем преломления, но не могут быть использованы в иммерсионном анализе ввиду их малой стабильности, однако времени сохранения этими жидкостями своих оптических свойств оказывается достаточно для проведения контроля в стекольной промышленности или для гидродинамических исследований оптическими методами.
В данной работе исследуются водные растворы йодидов металлов. Из доступных элементов наибольшей рефракцией обладает йод [1]. Йодиды металлов первой группы главной подгруппы и второй группы обладают хорошей растворимостью в воде. Из этого вытекает возможность получения высокопреломляющих жидкостей на основе водных растворов йодидов указанных металлов.
Исследования йодидов щелочных металлов касались главным образом йодида натрия и йодида калия. При этом максимальный показатель преломления для желтой линии натрия достигался у насыщенного раствора йодида натрия: шз= 1.502 при 20 °С. Все водные растворы йодидов щелочных металлов имеют сравнительно малую вязкость. Так, раствор йодида калия обладает даже «отрицательной» вязкостью [2].
Отметим некоторые преимущества использования йодидов металлов второй группы подгруппы цинка. Например, йодид цинка имеет максимальную растворимость в воде среди всех простых йодидов металлов - 7 моль/л, что приводит к достижению высокого показателя преломления его раствора. Насыщенный раствор йодида цинка имеет показатель преломления по = 1.635 при 20 °С [3]. Для раствора йодида цинка были измерены вязкость, электропроводность, показатель преломления и плотность в диапазоне высоких концентраций, вплоть до насыщения. Особенностью упомянутого раствора является резкое увеличение его вязкости в области насыщения при сохранении постоянства произведения вязкости на удельную электропроводность.
Вязкость раствора измерялась капиллярным вискозиметром ВПЖ-1 с диаметром капилляра 1.16 мм . На рисунке (кривая 1) представлена зависимость относительной вязкости (относительно воды) раствора от его концентрации (при 20 °С).
Резкое увеличение вязкости ласти навсыщеноибя- происходит, возрастания электростатического между ионами.
0 4 8
С, моль/л
Зависимость относительной вязкости ц-ш (1) и удельного сопротивления р (2) от концентрации раствора С
В этом же диапазоне изменений концентрации находилась электропроводность раствора кондуктометром N 5721М. Для сравнения с изменением вязкости раствора на рисунке (кривая 2) изображена зависимость относительного удельного сопротивления раствора от концентрации. Как видно, она подобна зависимости изменения вязкости.
По данным измерениям проводимости невозможно различить влияние изменения степени диссоциации слабого электролита и электростатического взаимодействия ионов на проводимость раствора [4]. Совпадение же зависимостей электропроводности и вязкости раствора позволяет сделать вывод, что физические механизмы процессов переносов электрического заряда и импульса достаточно близки. Можно предположить, что в переносе импульса участвуют если не те же заряженные комплексы, то по крайней мере достаточно стабильная их часть. Недостатком полученной жидкости является недолговечность сохранения ее оптических свойств, заключающаяся в помутнении раствора. Йодиды следующих элементов этой подгруппы - йодид кадмия и йодид ртути - имеют сравнительно небольшую растворимость в воде, но их совместное рас
раствора видимо, из-за взаимодействия
химия
творение с йодидами других металлов (преимущественно щелочных), сопровождающееся образованием комплексных солей, приводит к существенному увеличению их взаимной растворимости, в результате чего так же могут быть достигнуты относительно высокие значения показателя преломления (по > 1.62). Так, максимальный показатель преломления водного раствора двойной соли СёИ*2К составлял 1.625, при этом значение динамической вязкости относительно воды не превышало 3 [5].
Для дальнейшего увеличения диапазона изменения показателя преломления и вязкости с одновременным сохранением или увеличением стабильности оптических свойств этой комплексной соли нами был заменен йодид калия
на йодид натрия. Показатель преломления этой соли достигал значений по = 1.644 при относительной вязкости 5.3.
Температурные исследования параметров перечисленных растворов выявили, что вязкость, показатель преломления и плотность раствора уменьшались с повышением температуры.
Вывод
В результате экспериментальных исследований водных: растворов йодида цинка и двойной соли йодида калия с йодидом кадмия получены зависимости вязкости, плотности и показателя преломления от температуры и установлена обратная пропорциональность электропроводности от вязкости для водного раствора йодида цинка.
Литература
1. Бацанов С.С. Структурная рефрактометрия. М., 1976.
2. Зайцев И.Д., Асеев Г.Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ. М., 1988.
3. Волков В.И. и др. Иммерсионная жидкость.
Патент России 2051940, 1996, бюлл. 1.
4. ГЭрдеи-Груз Т. Явления переноса в водных растворах. М., 1976.
5. Волков В.И., Мухин В.А. Жидкость для оптических исследований А.С. 948994 (СССР), 1982, бюлл. 9.
