Сжимаемость растворов, акустические измерения

В последние годы ультраакустические измерения часто находят применение при исследовании растворов. Одним из интересных направлений в использовании акустических измерений при изучении растворов является определение на основании данных о скоростях звука в растворах гидратации ионов [1—7]. Физическое основание для подобных расчетов состоит в существенном уменьшении сжимаемости гидратной оболочки под действием электрического поля иона по сравнению со сжимаемостью чистой воды. Простейшим является предположение о полной несжимаемости гиДратной оболочки [1], которое, однако, физически необосновано и приводит к трудно объяснимым значениям гидратации. [c.72]

Данные по скоростям ультразвука в водных растворах электрог литов накапливались постепенно в течение многих лет [1, 2] . Существенный интерес к неводным растворам [3, 4] и расплавам солей [5] проявился совсем недавно. Измерение скорости в среде с т-> вестной плотностью является стандартным способом определения сжимаемости жидкостей. Сжимаемость растворов можно вычислить, исходя из ион-ионных взаимодействий и взаимодействий иона с растворителем. В случае расплавов солей можно исходить из одной из теорий жидкости. Частотная дисперсия акустической скорости в прш-ципе позволяет изучать релаксационные явления в такой системе. Однако в растворах электролитов преобладает дисперсия поглощения звука, и поэтому почти всегда предпочитают прямые измерения затухания звуковых волн. [c.419]

Сомнительным моментом в вычислении чисел гидратации по данным ультразвуковых измерений является предположение, что ион вместе с его гидратной оболочкой несжимаемы. По данным Дубининой и Кудрявцева [42], это предположение вообще ошибочно, а сжимаемость гидратной оболочки можно оценить исследованием акустических свойств насыщенных растворов, находящихся в равновесии с твердой солью. Целесообразность использования ультразвука для зычисления чисел- гидратации была детально проанализирована Алламом и Ли [43]. Следует быть осторожным при интерпретации этих результатов, так как, кроме простых взаимодействий между ионами и молекулами, воды, становятся существенными некоторые другие следствия этих взац-модействий. Поэтому к выводу, что число гидратации уменьшается с возрастанием температуры и концентрации, полученному на основе интерферометрических измерений [44], следует относиться с осторожностью, хотя эти результаты и подтверждаются работами с использованием ЯМР-спектроскопии [45а]. [c.558]

Расчет коэффициента адиабатической сжимаемости Рз = = — (Й1п У/дP)s связан с формулой Лапласа 114.29), а потому — с акустическими исследованиями растворов, в которых наряду с измерениями скорости звука часто изучается поглощение звука. Изотермическую сжимаемость определяют прямыми и косвенными методами. Прямые методы предполагают экспериментальное изучение зависимости объема от давления Кт — — дУ/йР)т. В качестве примера можно упомянуть исследования Кт в системах НгО — ДМСО [253], НгО — /-ВиОН [254], разбавленных водных растворов спиртов, амидов и ацетонитрила [109]. Косвенные методы основаны на использовании формулы (111.31), либо на экспериментальном определении термического коэффициента давления (дР/дТ)у = я и формуле р - = р/л, где ар =(д 1п У дТ)р. Последним способом были определены изотермические сжимаемости в системе НгО— Hз N при 298 и 318 К [255]. Чаще, однако, используется соотношение (111.31). [c.148]

В этом параграфе речь идет о классических методах термодинамики, таких, как измерения давления и плотности насыщенных паров чистых жидкостей и растворов, исследования равновесий жидкость — жидкость и жидкость — твердая фаза, определения плотности, сжимаемости, коэффициентов расщнрения, теплоемкости и т. п. Эти методы непосредственно не несут сведений о кинетике и механизмах быстрых реакций в жидких фазах. Они не связаны с изучением отклика жидкости на возмущения, вызываемые внещними воздействиями — электрическими, магнитными, акустическими. Но знание некоторых из термодинамических свойств бывает необходимо для расшифровки результатов кинетических исследований. [c.104]

Акустический анализ негомогенных жидкостей (т.е. частиц, суспендированных в растворах электролитов, например, микробных культур) особенно сложен. С помощью ультразвука определяли концентрацию загрязнений в сточных водах [37]. Рост дрожжевых (и других) культур также контролировали ультразвуковым методом, используя гибкий пьезоэлектрический мембранный преобразователь, состоящий из полиацеталевой смолы, хлорированного полиэтилена и цирконат-титаната свинца [42]. Измерительная ячейка состояла из двух пьезоэлектрических мембран (каждая площадью 2,5 х 1,5 см и толщиной 0,2 мм), разделенных слоем культуральной жидкости толщиной 2,5 мм. Частоту колебаний передающей мембраны фиксировали равной 40 кГц так, чтобы на приемной мембране генерировался сигнал с амплитудой приблизительно 20-100 мВ. Хотя с ростом концентрации выходное напряжение должно увеличиваться [81], на самом деле в диапазоне концентраций от 10 до 500 мМ наблюдалось лишь небольшое увеличение амплитуды (приблизительно на 5 мВ). Рост скорости звука с температурой в диапазоне от 25 до 40°С также был незначительным. В процессе роста культур плотность культуральной среды нередко меняется, поэтому контролировали отклик сенсора при различных концентрациях глицерина (плотности от 1 до 1,10). Изменения амплитуды и в этом случае были малы. Напротив, введение популяций бактерий или дрожжей приводило к значительно большим значениям сигнала (при изменении числа клеток от 1 до 10 в 1 мл амплитуда сигнала менялась от 20 до 50-80 мВ). Отклик сенсора линейно зависел от числа клеток (до 10 клеток/мл) и лучше отражал кривую роста, чем данные измерений проводимости культур [11]. Хотя датчик мог выдержать несколько циклов паровой стерилизации, возможность растрескивания пьезомембраны создает серьезные проблемы. Принципы, лежащие в основе метода, не совсем ясны. Более или менее уверенно можно полагать только, что сжимаемость суспензии играет большую роль, чем скорость звука и плотность [42]. [c.450]