ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Задача 1. Исследование электрокапиллярных явлений из "Лабораторный практикум по теоретической электрохимии" Граница раздела двух фаз из-за различия молекулярных полей каждой фазы обладает избыточной свободной энергией. Избыточная свободная энергия единицы поверхности раздела фаз называется поверхностным натяжением (а). Его можно представить как работу образования единицы межфазовой поверхности или как силу, стремящуюся сократить эту поверхность до минимума отсюда размерность поверхностного натяжения — Эрг/см или дин/см. [c.179] Межфазное поверхностное натяжение на границе металл — раствор зависит от разности потенциалов между ними, температуры, природы металла и состава раствора. [c.179] Межфазное поверхностное натяжение а ртути в зависимости от потенциала ф измеряют с помощью капиллярного электрометра. Метод состоит в измерении высоты капиллярного поднятия ртути при различных потенциалах. Поверхность соприкосновения ртути с электролитом в капилляре при этом имеет полусферическую форму. Кривая зависимости поверхностного натяжения от приложенного потенциала называется электро-капиллярной кривой. [c.179] Изменение 0 определяет направление сдвига мениска, разделяющего ртуть и раствор. Так, с его увеличением мениск опускается, а при уменьщении угла мениск поднимается. Происходит это вследствие изменения динамического равновесия между давлением Pi и Р2. [c.181] Соотношение (9) известно как уравнение Липпмана. Согласно этому уравнению, наклон электрокапиллярной кривой равен заряду электрода с обратным знаком. [c.181] В точке максимума электрокапиллярной кривой Э0/йф==О, и, следовательно, заряд поверхности ртутного электрода равен нулю. В этом случае на межфазной границе отсутствует ионный двойной электрический слой, а потенциал электрода называется потенциалом нулевого заряда. [c.181] Величина С называется дифференциальной емкостью двойного слоя или просто емкостью. Ее измеряют экспериментально, аналогично поверхностному натяжению и заряду. Согласно уравнению (10), величина С должна быть постоянной, не зависящей от потенциала. [c.182] Опытные данные, однако, показывают, что С сложным образом зависит от потенциала (см. гл. I). [c.182] Поскольку строение двойного электрического слоя существенно зависит от концентрации электролита и присутствия в нем поверхностно активных веществ, они будут влиять также на характер и форму электрокапиллярной кривой (рис. 76, б). [c.182] Поверхностное натяжение на границе ртуть — раствор можно измерять многими методами, но наиболее надежным является метод капиллярного поднятия. [c.182] При проведении опытов положение мениска в капилляре обычно поддерживают постоянным, следовательно, радиус не меняется. Величина диаметра капилляра и его другие параметры также остаются постоянными. Поэтому с изменением величины ф изменяется только величина Н, т. е. высота уравновещивающего столба ртути, которая легко поддается измерению. На этом основании, зная величины Н, диаметр капилляра ё и определив с помощью микроскопа величину г мениска, можно рассчитать величину межфазного натяжения и его зависимость от изменения потенциала ртути. [c.182] В некоторых случаях не требуется выяснять численную величину ст, а только необходимо установить характер ее зависимости от ф. Расчеты при этом несколько упрощаются, и при оценке зависимости межфазное натяжение — потенциал, заряд — потенциал или емкость — потенциал вычерчивают кривые соответственно Я—ф с Я/с ф—ф —ф. [c.182] В работе требуется определить зависимость межфазного натяжения на границе ртуть — электролит от потенциала ртути и состава раствора. [c.183] После этого окуляр микроскопа необходимо повернуть на 90° с таким расчетом, чтобы щтрихи микрометрической сетки были расположены горизонтально. Один из штрихов ее (желательно в середине шкалы) необходимо выбрать в качестве базового ориентира для приведения мениска ртути в первоначальное исходное положение. Для этого изменяют высоту уравновешивающего столба ртути в электрометрической трубке. Это достигается плавным перемещением резервуара-компенсатора 9 по вертикальной штанге подъемника при осторожном вращении рукоятки 10. Для лучшего наблюдения за мениском ртути в капилляре его поверхность дополнительно освещают с обратной стороны с помощью вогнутого зеркала. При изменении положения зеркала можно добиться очень четкого изображения поверхности мениска на микрометрической сетке микроскопа. [c.185] Перед выполнением работы необходимо привести в рабочее состояние установку и ее электрическую схему. Затем в стакан электрометра наливают испытуемый раствор и выдавливают из капилляра несколько капель ртути, поднимая резервуар-компенсатор. После этого при опускании резервуара 9 ртуть войдет внутрь канала и втянет за собой испытуемый раствор. Положение мениска в капилляре следует установить на такой высоте, чтобы он хорошо просматривался в микроскоп. Диаметр капилляра в базовой точке мениска измеряют описанным выше методом четыре-пять раз и берут среднее значение. Высота столба ртути в электрометрической трубке должна составлять примерно 100—150 мм от мениска. Высоту измеряют передвигающейся линейкой. [c.185] Вернуться к основной статье