Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: VI Международной научно-практической конференции «Научные достижения биологии, химии, физики» (Россия, г. Новосибирск, 04 апреля 2012 г.)

Наука: Химия

Секция: Физическая химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Клилимник А.Б., Слобина Е.С., Новоторцева А.Ю. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ НА РЕАКТИВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ИМПЕДАНСА И РЕЗОНАНСНЫЕ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ ГИДРАТИРОВАННЫХ ИОНОВ К+ И С2О2О22- // Научные достижения биологии, химии, физики: сб. ст. по матер. VI междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск: СибАК, 2012.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов
Статья опубликована в рамках:
 
 
Выходные данные сборника:

 

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ НА РЕАКТИВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ИМПЕДАНСА И РЕЗОНАНСНЫЕ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ ГИДРАТИРОВАННЫХ ИОНОВ К+ И С2О2О22-

 

Клилимник Александр Борисович

д-р хим. наук, профессор, ФГБОУ ВПО «ТГТУ», г. Тамбов

Слобина Елена Семеновна

аспирант, ФГБОУ ВПО «ТГТУ», г. Тамбов

Новоторцева Анастасия Юрьевна

студент, ФГБОУ ВПО «ТГТУ», г. Тамбов

Е-mail: 

 

Работа проведена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 годы (ГК № П-1146 и ГК  14.740.11.0376).

 

Нами установлено, что резонансная частота взаимосвязанных ко­лебаний гидратированных ионов К+ и С2О2О22- увеличивается, а индук­тивность, соответственно, уменьшается с ростом концентрации и тем­пературы. Показано, что соответствующая резонансной частоте взаимосвязанных колебаний гидратированных ионов емкость, практи­чески не зависит от температуры. Приведены уравнения зависимостей резонансной частоты и индуктивности взаимосвязанных колебаний гидратированных ионов К+ и С2О2О22- от концентрации и температуры.

Ранее нами было показано влияние конструкции кондуктомет­рической ячейки, площади поверхности электродов, температуры и концентрации растворов хлорида и сульфата натрия, хлорида калия и ацетата кобальта на величины реактивных составляющих импеданса и резонансных частот взаимосвязанных колебаний гидратированных ионов 1,1-валентных и 1,2-электролитов [1—6]. Сведений о резонанс­ных частотах взаимосвязанных колебаний гидратированных ионов растворов органических солей в двойном электрическом слое при на­ложении переменного электрического напряжения в отсутствие стадии разряда-ионизации и о реактивных составляющих импеданса кондук­тометрической ячейки в отечественной и зарубежной литературе нет.

Измерения активной и реактивной составляющих импеданса на различных частотах синусоидального переменного напряжения осуществляли с помощью моста Р-568 при 298, 303, 308 и 313 К в термостатированной ячейке по методике, описанной в работе [4]. В экспериментах использовали оксалат калия марки «х. ч.». Растворы оксалата калия с концентрацией 0,1…1,1 моль/кг готовились на бидистиллированной воде. Результаты экспериментов обрабатывались с использованием пакета программ Microsoft Excel.

Полученные данные для растворов оксалата калия приведены в табл. 1. Обращает на себя внимание характерное уменьшение индук­тивной составляющей импеданса и увеличение резонансных частот колебаний гидратированных ионов с ростом температуры и концент­рации растворов. Емкость практически не зависит от температуры, но увеличивается в интервале концентраций от 0,1 до 1,1 m.

Таблица 1

Реактивные составляющие импеданса и средние резонансные частоты колебаний гидратированных ионов при различных концентрациях и температурах

m, моль/кг

T, К

L, Гн

C0, мкФ

fr, ± , Гц

0,1

298

0,009546

0,353394

2740

303

0,007520

0,357000

3072

308

0,006481

0,377943

3216

313

0,005157

0,361952

3684

0,3

298

0,002021

0,394555

5636

303

0,001362

0,374981

7041

308

0,001051

0,384142

7920

313

0,000988

0,404907

7958

0,5

298

0,000595

0,377643

10615

303

0,000479

0,372981

11910

308

0,000433

0,374588

12495

313

0,000377

0,375474

13370

0,7

298

0,000230

0,384290

16910

303

0,000192

0,423629

17624

308

0,000157

0,421407

19564

313

0,000132

0,429775

21153

0,9

298

0,000225

0,348311

17961

303

0,000154

0,471453

18647

308

0,000132

0,466657

20295

313

0,000122

0,455705

21381

1,1

298

0,000157

0,444306

19053

303

0,000142

0,473888

19412

308

0,000104

0,508673

21897

313

0,000091

0,524219

23019

 

Средняя резонансная частота колебаний гидратированных ионов оксалата калия увеличивается с ростом концентрации, а индуктивность уменьшается по степенному закону. Также наблюдается увеличение значений резонансной частоты с ростом температуры. Такое пове­дение индуктивности и средней резонансной частоты колебаний гидратированных ионов можно объяснить уменьшением вязкости раствора электролита и молекулярной массы гидратированных ионов оксалата калия.

Уравнения зависимостей индуктивности и резонансной частоты от концентрации при различных температурах и величины достовер­ности аппроксимации r2 приведены в табл. 2.

Таблица 2

Уравнения зависимостей индуктивности и средней резонансной частоты колебаний гидратированных ионов в растворе оксалата калия от концентрации раствора

T, К

L = f (m), Гн

fr, ± = f (m), кГц

r2L

r2fr, ±

298

L =0,000173 m-1,788651

fr, ± = 19,240973 m0,871481

0,981142

0,974525

303

L =0,000137 m-1,757873

fr, ± = 20,242065 m0,817810

0,986493

0,983323

308

L =0,000110 m-1,786566

fr, ± = 22,431936 m0,838674

0,990286

0,986193

313

L =0,000099 m-1,752219

fr, ± = 23,477505 m0,813449

0,985257

0,979145

 

Средние резонансные частоты взаимосвязанных колебаний гид­ратированных ионов и индуктивности линейно зависят от темпера­туры (табл. 3).

Таблица 3

Уравнения связи резонансной частоты и индуктивности с температурой

m, моль/кг

fr, ± = f (T), кГц

r2

L = f (T), Гн

r2

0,1

0,0595 T14,999

0,9765

0,093975 — 0,000284T

0,9802

0,3

0,1569 T40,799

0,867

0,022191 - 0,000068T

0,8668

0,5

0,177 T41,964

0,9614

0,004748 — 0,000014T

0,9526

0,9

0,2382 T - 53,203

0,9785

0,002181 — 0,000007T

0,8458

1,1

0,2877 T — 67,043

0,932

0,001565 — 0,000005T

0,9599

 

Общий вид этих уравнений можно представить следующим образом:

fr,±=aT—d и L=p—bT.

Угловые коэффициенты зависимости резонансной частоты для растворов оксалата калия с увеличением концентрации растут, а ин­дуктивности — уменьшаются. Это явление можно объяснить уменьше­нием массы гидратированных ионов и ростом их подвижности при увеличении температуры.

Уменьшение индуктивности и увеличение средней резонансной частоты колебаний гидратированных ионов связано со снижением мас­сы колеблющихся гидратированных ионов при увеличении концентра­ции раствора.

В таблице 4 приведены угловые коэффициенты полученных зависимостей для различных концентраций.

Таблица 4

Угловые коэффициенты a и -b зависимости резонансной частоты и индуктивности от температуры для растворов оксалата калия с различной концентрацией

m, моль/кг

a, кГц/К

-b, мГн/К

0,1

0,0595

0,000284

0,3

0,1569

0,000068

0,5

0,177

0,000014

0,9

0,2382

0,000007

1,1

0,2877

0,000005

 

Полученные данные хорошо (r2=0,9779) аппроксимируются уравнением:

m=0,0011(-b)-0,5626                              (1)

Связь концентрации растворов оксалата калия и углового коэффи­циента температурной зависимости резонансной частоты (при r 2=0,9656) имеет вид:

m=7,2018a1,5948                              (2)

Значения индуктивности и резонансной частоты контролируе­мого раствора определяются двухчастотным методом (частоты выби­раются вблизи резонансной частоты) при двух температурах (напри­мер, 298 и 308 К).

Уравнения 1 и 2 вводятся в банк уравнений информационно-измерительной системы для установления концентрации растворов электролитов [6].

 

Список литературы:

  1. Килимник, А. Б. Влияние концентрации хлорида калия на реактивные составляющие импеданса кондуктометрической ячейки / А. Б. Килимник, В. В. Ярмоленко // Вестник. ТГТУ — 2008. — Т. 14, № 1. С. 111—117.
  2. Килимник, А. Б. Влияние температуры на резонансную частоту взаимо­связанных колебаний гидратированных ионов Na+ и SO42- / А. Б. Килим­ник, Е. С. Слобина // Вестник ТГТУ — 2010. Т. 16, № 2, С. 343—347.
  3. Килимник, А. Б. Колебательные процессы в двойном электрическом слое при наложении переменного тока / А. Б. Килимник // Вестник. Тамб. Ун-та. Сер. Естеств. и техн. науки — 2006. — Т. 11, вып. 4. С. 586—587.
  4. Килимник, А. Б. Методы определения и расчета реактивных составляющих импеданса и средних резонансных частот колебаний гидратированных ионов: монография / А. Б. Килимник, В. В. Ярмоленко // Тамбов, изд-во ТГТУ — 2008. — 116 с.
  5. Ярмоленко, В. В. Влияние температуры на реактивные составляющие импеданса кондуктометрической ячейки / В.В. Ярмоленко // Вестник. ТГТУ — 2007. — Т. 13, № 4А. С. 908—912.
  6. Ярмоленко, В. В. Информационно-измерительная система для определения концентрации раствора электролита по резонансной частоте колебаний гидратированных ионов / В. В. Ярмоленко, А. Б. Килимник, Е. С. Слобина // Вестник ТГТУ — 2011. — Т. 17, № 2, С. 351—359.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом