ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диффузия, миграция и конвекция. Окислительно-восстановительные системы из "Введение в молекулярную электронику" На процессах диффузии, миграции и конвекции основан один из широких классов молекулярно-электронных приборов (М3), предназначенных для регистрации смещений, ускорений, напряженности гравитационного поля, а также других параметров механических волновых полей и потоков. [c.235] ДП основана на том, что прохождение тока через ЭЯ в значительной степени определяется гидродинамическим движением раствора, вызванным действием внешних возмущений. В ДП скорость химической реакции на электродах ЭЯ значительно больше скорости доставки к ним реагирующих веществ. В этом случае при протекании реакции в ЭЯ появляется градиент концентрации реагирующих веществ и перенос заряда в неподвижном электролите осуществляется с помощью молекулярной диффузии от одного электрода к другому. Если же жидкость приходит в движение, то наряду с молекулярной диффузией возникает конвективный перенос ионов, что резко изменяет скорость доставки реагирующих веществ к электродам и соответственно ток, идущий через ЭЯ. [c.236] В ДП могут быть использованы различные окислительно-восстановительные реакции, например йод—йодид, ферро — феррицианид и др. При этом чаше всего электроды ЭЯ изготовляются из металла, который не участвует в обмене катионами, а осуществляет только электронный обмен. [c.236] При этом ионы калия играют роль фонового электролита и не принимают участия в реакциях. [c.236] Электрический ток, проходящий через ЭЯ, определяется как концентрацией ионов, так и механизмом их движения в растворах электролитов. Перенос заряда в жидкости можно разделить на три независимых механизма миграция, диффузия и конвекция, каждый из них в определенных физико-химических процессах играет главную роль. [c.236] Обычно в водных растворах электролитов молекулы растворенного вещества диссоциированы на ионы. Каждый иои имеет заряд, кратный заряду электрона. При наложении внешнего электрического поля положительно заряженные ионы движутся по направлению силовых линий электрического поля (отрицательные ионы движутся в обратном направлении). Такой механизм движения называется миграцией или дрейфом ионов во внешнем электрическом лоле с напряженностью Е. При этом скорость движения ионов определяется их подвижностью р. [c.237] Избыток постороннего электролита в ЭЯ уменьшает роль миграционного механизма в переносе заряда. [c.237] Используя формулу (6.3), можно получить ВАХ ЭЯ с неподвижным электролитом. Рассмотрим для этого ЭЯ с плоскими электродами (рис. 6.1). [c.237] Формула (6.12) дает ВАХ ЭЯ с плоскими электродами и с неподвижным электролитом. Зависимость 1(0) изображена на рис. 6.2. [c.238] Конвективная диффузия может быть вызвана как действием на систему разности давлений, так и гравитационным полем. В последнем случае она называется естественной конвективной диффузией. Ее появление обусловлено тем, что увеличение концентрации ионов у анода приводит к локальному изменению плотности раствора, что во внешнем гравитационном поле или поле центробежных сил может привести к неустойчивости жидкости и возникновению естественного конвективного движения. Это явление можно использовать для построения ДП напряженности внешнего гравитационного поля. [c.239] Первое уравнение в (6.14) представляет собой уравнение Навье — Стокса для несжимаемой жидкости. Второе уравнение выражает закон сохранения массы для несжимаемой жидкости. Последнее уравнение в (6.14) описывает диффузию ионов в движущейся жидкости. [c.240] Система уравнений конвективной диффузии (6.14) является исходной для описания работы ДП и нахождения его передаточных функций. Ниже будут рассмотрены решения системы (6.14) в некоторых частных случаях, представляющих практический интерес. [c.240] Следует отметить, что система уравнений (6.14) является приближенной и не учитывает наличия в ЭЯ объемного заряда и электрического поля, которые могут также влиять на гидродинамическое движение раствора и конвективный перенос ионов, участвующих в реакции. Однако эти вопросы выходят за рамки настоящей книги. [c.240] Вернуться к основной статье