Хронопотенциометрический способ определения коэффициента диффузии ионов металла в солевом расплаве Советский патент 1988 года по МПК G01N27/48 

со

«vj

Од

Изобретение относится к исследованию свойств материалов с помощью электрохимических средств. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа. Цель достигается за счет поляризации индикаторного металлического электрода с последующим измерением его потенциала во времени.В качестве индикаторного электрода использован жидкий металлический электрод. Это позволяет определять коэффициенты диффузии ионов металла более электроотрицательного, чем ионы металла солевого расплава, 1 табл. (Л

00 00

Изобретение относится к области исследования свойств материалов с помощью электрохимических средств и может быть использовано для определе- НИИ коэффициентов диффузии ионов металлов в солевых расплавах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения возможности ол- ределения хронопотенциометрическим способом коэффициента диффузии ионов металла более электроотрицательного, чем ионы металла солевого расплава- растворителя и сокращения времени эксперимента, I

Способ осуществляется следующим способом.

Б герметически закрываемую элект- рохимическую ячейку помещают контейнер с предварительно обезвоженной солевой смесью. В контейнер помещают анод, являющийся вспомогательным электродом, и электрод сравнения. Роль последнего может выполнять любой из известных для расплавленных солей электродов сравнения. Газовое пространство электрохимической ячейки после эвакуации воздуха заполняют инерт- ным газом. Нагревают электрохимическу ячейку до необходимой температуры. Не нарушая герметизации электрохимической ячейки, опускают в солевой расплав контейнер с легкоплавким металлом обрушающим сплав с осаждаемым металлом, коэффициент диффузии которого определяют. Легкоплавкий металл - катод - является индикаторным электродом. Токоподвод к неподвижному жид- кому металлическому индикаторному электроду осуществляют через дно контейнера. Поверхность индикаторного электрода предварительно не обрабатывают. Жидкий металлический индикаторньй электрод поляризуют 1,5 с током постоянной плотности, которая в данных условиях выше предельной диффузионной плотности тока разряда ионов коэффициент диффузии которых определяют. Фиксируют потенциал жидкого металлического индикаторного электрода относительно электрода сравнения, например, шлейф ным осциллографом. Из полученной хронопотенциограммы зависи

мости потенциал - время определяют переходное время и рассчитывают коэффициент диффузии ионов металла по уравнению Санда.

5

0 5 0 5 0 .

0

5

Пример 1. Предлагаемым способом определяют коэффициент диффузии ионов кальция в солевом растворе эквимолекулярной смеси хлоридов калия и натрия при температуре 1023 К.

В герметично закрываемую электрохимическую ячейку, снабженную атмосферой аргона, помещают контейнер с предварительно обезвоженной солевой эквимолекуляр1 ой смесью хлоридов калия и натрия, содержап ей 2,4 мае. % хлорида кальция. Сюда же помещают графитовьй анод, который является вспомогательным электродом,, и хлорный электрод сравнения. Нагревают электрохимическую ячейку до 973 К и плавят солевую смесь. Устанавливают з элект- рохимической ячейке температуру 1023 К. Затем в токе аргона в солевой расплав погрулсают тигель с металлическим цинком. Поверхность металлического цинка, который является индикаторным электродом, предварительно не обраба- тьшают. Токоподвод осуществляют че,рез дно тигля. Металлический цинк при температуре .973 К находится в жидком состоянии. Поверхность неподвижного цинкового индикаторного

л

электрода составляет 1 см . Неподвиж- ный цинковый индикаторный электрод поляризуют 15 с током постоянной плотности 0,3 А/см, которая в данных условиях выше предельной диффузионной плотности тока разряда ионов кальция (0,15 А/см ). от потенциостата П-5848. Деполяризация при разряде ионов кальция на жидком цинковом катоде при температуре 973 К и концентрации хлорида кальция в солевом расплаве эк вимолекулярной смеси хлоридов калия и натрия 2,4 мас.% составляет 0,6 В. Потенциал неподвижного жидкого цинкового индикаторного -.электрода относительно хлорного электрода сравнения фиксируют на фотобумаге с помощью шлейфного осциллографа Н-700. Из полученной хронопотенциограммы определяют переходное время и рассчитывают коэффициент диффузии ионов кальция по уравнению Санда. Коэффициент диффузии ионов кальция в солевом расплаве эквимолекулярной смеси хлоридов калия и натрия при температуре 1023 К равен (1,9±0,2)

10-- м 7с.

Пример 2. Для определения точности получаемых значений коэффициента диффузии ионов металла предлагаемым способом с неподвижным жидким металлическим индикаторным электродом в лабораторных условиях определяют коэффициенты диффузии ионов никеля в солевом расплаве эквимолекулярной смеси хлоридов калия и натрия, содержащей 1,5 мас.% хлорида никеля.

Использование предлагаемого хро- нопотенциометрического способа определения коэффициента диффузии ионов металла в солевом расплаве с использованием неподвижного жидкого металлического индикаторного электрода по сравнению с известным способом обеспечивает определение коэффициента диффузии ионов металла более электроотрицательного ,чем ионы металла солевого расплава-растворителя исокращение времени определения на 1,5 ч за счет устранения времяемкой операции предварительной подготовки поверхности металлического индикаторного электрода. Формула изобретения

Хронопотенциометрический способ ,определения коэффициента диффузии

при температуре 1003 и 1013 К. Условия такие же, как в примере 1.

Сравнительные значения коэффициентов диффузии ионов никеля, определенных в указанном солевом расплаве предлагаемым и известным способами представлены в таблице.

5

5

0

ионов металла в солевом расплаве, включающий поляризацию металлического индикаторного электрода при постоянной плотности тока и регистрацию потенциала металлического индикаторного электрода относительно электрода сравнения во времени, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет обеспечения определения коэффициента диффузии ионов более электроотрицательного металла, чем ионы металла солевого расплава- растворителя и сокращения продолжительности определения, в качестве индикаторного электрода использован жидкий металлический |Электрод.