способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит
Классы МПК: | G01N13/02 исследование поверхностного натяжения жидкостей G01N5/02 путем абсорбции или адсорбции компонентов материала и определения изменения веса абсорбента, например определение влагосодержания |
Патентообладатель(и): | Гохштейн Александр Яковлевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-06-05 публикация патента:
27.09.1998 |
Изобретение относится к физической химии. Способ определения объема адсорбированных частиц заключается в том, что формируют столб жидкого раствора электролита. Два электрода располагают в различных по длине столба местах средней части столба. Пропускают через электроды переменный ток заданной частоты и на той же частоте регистрируют продольные стоячие волны смещения раствора, по амплитуде которых определяют производную объема системы по заряду, а из производной выделяют вклад адсорбированных частиц. В качестве мест расположения электродов используют узлы стоячих волн смещения раствора. Стоячие волны, зарегистрированные при расположении двух электродов в смежных узлах и пропускании тока заданной частоты, сравнивают со стоячими волнами, зарегистрированными при расположении двух электродов в одном узле и пропускании тока с вдвое меньшей частотой. Производную объема системы по заряду определяют при различных значениях среднего потенциала электродов. Столб жидкого раствора формируют в вертикальном цилиндрическом сосуде со свободной поверхностью жидкого раствора, а стоячие волны смещения раствора регистрируют путем определения колебаний дна сосуда. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. Способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, заключающийся в том, что формируют столб жидкого раствора электролита, два электрода располагают в различных по длине столба местах средней части столба, пропускают через электроды переменный ток заданной частоты и на той же частоте регистрируют продольные стоячие волны смещения раствора, по амплитуде которых определяют производную объема системы по заряду, а из производной выделяют вклад адсорбированных частиц. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мест расположения электродов используют узлы стоячих волн смещения раствора. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что стоячие волны, зарегистрированные при расположении двух электродов в смежных узлах и пропускании тока заданной частоты, сравнивают со стоячими волнами, зарегистрированными при расположении двух электродов в одном узле и пропускании тока с вдвое меньшей частотой, и определяют масштаб зависимости парциального объема адсорбированных частиц от потенциала электрода. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что производную объема системы по заряду определяют при различных значениях среднего потенциала электродов. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что столб жидкого раствора формируют в вертикальном цилиндрическом сосуде со свободной поверхностью жидкого раствора, а стоячие волны смещения раствора регистрируют путем определения колебаний дна сосуда.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к физической химии и может быть использовано для исследования поверхностных явлений. Известен способ исследования адсорбции, включающий регистрацию переменного поверхностного натяжения твердого электрода, приведенного в контакт с раствором электролита (Гохштейн А.Я. Поверхностное натяжение твердых тел и адсорбция.- М.: Наука, 1976). Способ измерения объема адсорбированных частиц не известен. Новизна предлагаемого способа измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит состоит в том, что формируют столб жидкого раствора электролита, два электрода размещают на разных уровнях в средней части столба, пропускают через электроды переменный ток заданной частоты и на той же частоте регистрируют стоячие волны смещения раствора, по амплитуде которых определяют производную объема системы по заряду, а из производной выделяют вклад адсорбированных частиц. Кроме того, изменяют средние потенциалы электродов и определяют зависимость производной объема по заряду от потенциала электрода. Зарегистрированные стоячие волны сравнивают со стоячими волнами, которые возбуждают в той же системе при пропускании переменного тока вдвое меньшей частоты между электродами, размещенными на одном уровне. Расположение электродов на разных уровнях осуществляют путем совмещения этих электродов со смежными узлами смещения раствора. При расположении электродов на одном уровне их совмещения с одним из узлов смещения раствора. Расположение электродов в смежных узлах смещения раствора, колеблющегося в режиме стоячих волн, позволяет выделить вклад одного электрода в изменение объема системы. Найденная таким путем производная объема системы по заряду электрода, включающая вклады поверхностного натяжения и адсорбции, не зависит от формы электрода и распределения заряда по его поверхности. Пропускание переменного тока через два электрода в одном узле смещения и использование тока с частотой, вдвое меньшей частоты регистрации, позволяет получить на частоте регистрации эталонный сигнал теплового расширения раствора, используемый для определения масштаба зависимости объема, занятого адсорбированными частицами, от потенциала электрода. На чертежах показаны: на фиг. 1 - схема прибора для измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит; фиг. 2 - соединение электрода с токовыводом; фиг. 3 - дискретное удлинение связи платина - водород по мере заполнения поверхности платины адсорбированным водородом; на фиг. 4 - полученная предлагаемым способом производная объема адсорбированных частиц по заряду электрода, а также производная поверхностного натяжения электрода по плотности заряда как функции потенциала электрода в системах платина - водный раствор серной кислоты; фиг. 5 - ступенчатое утолщение слоя адсорбированного водорода по мере адсорбции. В условиях поляризуемости электрода суммарная производная объема V системы по заряду Q электрода составляет![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-2t.gif)
где
VS - объем межфазного слоя;
V0 - объем диффузионного слоя раствора;
Vм - объем вещества электрода. При адсорбции водорода заряд Q может быть выражен через количество M эквивалентов разряжающихся катионов H+, M = -Q/F, где F - число Фарадея,
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
Член
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119156/954.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119156/954.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-3t.gif)
где
tk - истинная доля тока, переносимая катионами через раствор;
Sk - истинная доля тока, переносимая катионами через границу фаз;
C - концентрация раствора;
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119098/961.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119098/961.gif)
Me - масса моля растворенного вещества. Величина Sk - перестает зависеть от потенциала электрода
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119067/981.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-4t.gif)
где
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/947.gif)
q - поверхностная плотность заряда: отношение заряда Q к площади электрода
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-5t.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119211/950.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-6t.gif)
где
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119440/967.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119067/951.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119067/951.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119162/8594.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119139/8776.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-7t.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-8t.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/947.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/947.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119085/955.gif)
То, что вторая ступень увеличения объема больше первой, обусловлено ростом общего количества адсорбированного водорода при переходе от первой ступени (0,25 В) к второй (0,12 В). Каждый домен атома водорода дает определенный вклад, a и b, а поверхностное натяжение
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-9t.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119062/948.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/915.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/915.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119139/8776.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/947.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119139/8776.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119062/948.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119139/8776.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
На осциллограммах
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/947.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119062/948.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
(
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119139/8776.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
(
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119139/8776.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119654/8706.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
Принимая это во внимание, можно рассчитать удлинение отдельной связи металл-водород. Для платины обе ступени удлинения связи оказываются приблизительно одинаковыми и равными 0,2
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119655/2119655-10t.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119098/916.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119085/955.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119041/945.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119139/8776.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119098/916.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119085/955.gif)
![способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит, патент № 2119655](/images/patents/352/2119068/946.gif)
Класс G01N13/02 исследование поверхностного натяжения жидкостей
Класс G01N5/02 путем абсорбции или адсорбции компонентов материала и определения изменения веса абсорбента, например определение влагосодержания