Растворы в электрических полях высокой частоты

Вскоре после открытия Вина Дебай и Фалькенгаген предсказали существование еще одного эффекта. Сущность его заключается в увеличении электропроводности растворов электролитов с частотой приложенного электрического поля. Этот эффект называется эффектом Дебая — Фалькенгагена или дисперсией электропроводности. Возможность его появления также обусловлена существованием ионной атмосферы. Действительно, при высоких частотах ионы в растворе не перемещаются, а лишь совершают колебательные движения в направлении, параллельном направлению поля. Центральный ион при этом не успевает выйти за пределы ионной атмосферы, которая также не успевает заметно разрушиться, а в каждый данный момент только колеблется в направлении, обратном движению центрального иона. В этом случае силы, связанные с разрушением и с созданием ионной атмосферы, т. е. релаксационные тормозящие силы, проявляются в меньшей степени и электропроводность раствора растет. При высоких частотах она достигает значения, которое отличается от электропроводности при бесконечном разведении на величину Яь поскольку релаксационный эффект исчезнет Яп = 0, а электрофоретическое торможение сохранится. В этом случае [c.128]

Прибор для высокочастотного титрования состоит из источника тока высокой частоты, электролитической ячейки и регистрирующего устройства. При высокочастотном титровании применяют ячейки двух типов конденсаторные и индуктивные. В конденсаторной ячейке сосуд с исследуемым раствором помещают в электрическое поле высокой частоты, образованное конденсатором (рис. 111.1). В этом случае изме- [c.257]

РАСТВОРЫ в ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ Ток проводимости и ток смещения [c.21]

Возрастание эквивалентной проводимости или ионной подвижности при повышении частоты зависит от подвижности, зарядности и концентрации ионов (в конечном итоге— от времени релаксации). Чем выше концентрация и зарядность ионов, тем выше частота электрического поля, при которой эффект релаксации снижается. Влияние электрического поля высокой частоты на проводимость растворов электролитов разного состава исследовал Ермаков [125]. [c.378]

Высокочастотное титрование — вариант бесконтактного кондуктометрического метода анализа, в котором анализируемый раствор подвергают действию электрического поля высокой частоты (порядка нескольких мегагерц). При повышении частоты внешнего электрического поля электропроводность растворов электролитов увеличивается (эффект Дебая — Фалькенгагена), поскольку уменьшается амплитуда колебания ионов в поле переменного тока, период колебания ионов становится соизмерим с временем релаксации ионной атмосферы (примерно 10 с для разбавленных растворов), тормозящий релаксационный эффект снимается. Поле высокой частоты деформирует молекулу, поляризуя ее (деформационная поляризация) и заставляет полярную молекулу определенным образом перемещаться (ориентационная поляризация). В результате таких поляризационных эффектов возникают кратковременные токи, изменяющие электропроводность, диэлектрические свойства и магнитную проницаемость растворов. Измеряемая в этих условиях полная электропроводность высокочастотной кондуктометрической ячейки X складывается из активной составляющей А/акт — ИСТИННОЙ ПрО-водимости раствора — и реактивной составляющей реакт — МНИ-мой электропроводности, зависящей от частоты и типа ячейки [c.111]

Закон Ома, лежащий в основе определения единицы электрического сопротивления, применим к системе проводников, включающей электролиты, если учитывать (и вычитать) скачки потенциала на границах фаз электрод — раствор и раствор — раствор. Отклонения от закона Ома в электролитах наблюдаются в полях высокой частоты или при очень больщих напряженностях поля. [c.388]

Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале (в котором обычно имеется некоторое количество электролита, например раствора солей) меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда пластин конденсаторов дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные молекулы поляризуются в результате смещения их зарядов. Эти процессы, сопровождаемые трением, приводят к выделению теплоты и нагреванию высушиваемого материала. [c.273]

Высокочастотное, титрование. Видоизменением кондуктометрического метода является высокочастотное титрование, ко-которое вошло в практику последние 15—20 лет и, благодаря ряду особенностей, в значительной степени заменило старый кондуктометрический метод. В этом методе исследуемый раствор подвергают действию электрического поля высокой частоты. Под действием переменного поля обычных частот ионы в растворе колеблются около некоторого состояния равновесия. По мере увеличения частоты переменного тока пределы колебаний уменьшаются и, наконец, наступает момент, когда ионы в растворе практически будут оставаться V неподвижными. Вместе с этим высокие частоты деформируют молекулы, с чем связана так называемая деформационная поляризация. Под действием высокой частоты может также происходить перемещение (вращение) молекул в переменном электрическом поле—их ориентационная поляризация (последняя относится только к полярным молекулам). [c.356]

Дипольный момент молекул того или иного вещества можно определить путем измерения диэлектрической проницаемости разбавленных растворов этого вещества в неполярных растворителях. Определение дипольных моментов аминокислот и белков представляет более трудную задачу, так как эти вещества дают водные растворы, обладающие большой электропроводностью, а в неполярных растворителях обычно нерастворимы. При такого рода измерениях приходится все-таки пользоваться полярными растворителями, в частности водой, но учитывать, что простые теоретические соображения, относящиеся к неполярным растворителям, в этом случае неприменимы. На практике для максимально возможного устранения осложнений, обусловленных электропроводностью, применяют переменное электрическое поле высокой частоты. [c.49]

В конденсаторных ячейках раствор находится в электрическом поле высокой частоты, образованном конденсатором. Полное сопротивление такой ячейки определяется величиной емкости и величиной потерь. Емкость зависит от диэлектрической постоянной, а величина потерь —от удельного сопротивления раствора. [c.85]

Высокочастотная сушилка (рис. ХУ-36) состоит из лампового высокочастотного генератора 1 и сушильной камеры 2. Переменный ток из сети поступает в выпрямитель 7, затем в генератор, где преобразуется в переменный ток высокой частоты. Этот ток подводится к пластинам конденсаторов 3 а 4, между которыми движется на ленте высушиваемый материал. Данная сушилка имеет две ленты 5 и на которых последовательно высушивается материал. Под действием электрического поля высокой частоты ионы и электроны в материале (содержащего обычно некоторое количество электролита, например раствора солей) меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда пластин конденсатора дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные [c.667]

Рассмотрим вопросы, связанные с электропроводностью электролитов, которая обеспечивается перемещением анионов и катионов. У некоторых электролитов при определенной концентрации величина удельной проводимости X максимальная, но ниже, чем у металлов [59]. Из-за влияния электростатических сил ион в растворе окружается полярными молекулами растворителя, так называемой сольватной оболочкой, которая обычно перемещается вместе с ионом как единое целое. Сольвати-рованные ионы в нормальном растворе электролита имеют размер 10 А [52]. Наличие такой массивной оболочки снижает собственную подвижность иона и уменьшает удельную проводимость раствора. Однако при действии электрического поля высокой частоты (несколько мегагерц) или большой напряженности поля (10 в см) [c.49]

Если к раствору электролита приложено переменное электрическое поле с частотой порядка этого времени релаксации, то атмосфера не успевает сделаться асимметричной и изменение подвижности ионов, связанное с асимметричностью их атмосфер, будет меньше, чем в стационарном случае. Эта идея лежит в основе развитой Дебаем и Фалькенгагеном теории влияния высоких частот на электропроводность ионных растворов. Отправным пунктом этой теории является уравнение (39) для нестационарного случая. [c.45]

В зависимости от частоты и напряженности неоднородного электрического поля микроорганизмы ведут себя по-разному. При определенных частотах и напряженности поля поведение клеток такое же, как и в отсутствие поля - они хаотично распределены по всему объему камеры, т.е. поле практически не влияет на них. При других параметрах происходит ориентированное движение микроорганизмов к центру самой высокой напряженности поля или процесс образования цепочек. Переменное электрическое поле при частотах от 1 до 10 МГц и напряжении на электродах 1 В (экспозиция 30 мин) губительно влияет на взвесь раствора [5]. [c.20]

В ламинарном потоке частицы заведомо устанавливаются своими длинными осями вдоль потока. Это дает возможность определить направление осей наибольшего и наименьшего поглощения частицы относительно ее длинной геометрической оси. Воздействие на коллоидный раствор знакопеременных электрических прямоугольных импульсов высокой частоты (П -поле) приводит к тому, что коллоидные частицы ориентируются вдоль поля осью Это позволяет установить направление вектора % частицы относительно ее оси дихроизма. Сопоставление результатов, полученных при изучении дихроизма коллоидных растворов в П -поле высокой частоты и в ламинарном потоке, позволяет установить взаимное расположение вектора длинной геометрической оси и осей дихроизма частицы. [c.91]

Второй эффект, предсказанный Дебаем и Фалькенгагеном, состоит в том, что при высоких частотах переменного электрического поля ( 1 МГц) малой напряженности, также наблюдаются отклонения от закона Ома в сторону уменьшения удельного сопротивления. Для растворов сильных электролитов конечной концентрации значение % при увеличении частоты возрастает, достигая значений, несколько меньших Я,°. Теория предсказывает, что при высоких частотах пропадает релаксационный эффект, в то время как электрофоретический сохраняется. [c.460]

На кафедре общей и неорганической химии проводятся теоретические и экспериментальные исследования в области электропроводности и диэлектрических характеристик растворов электролитов. Установлено, что в области высоких частот электромагнитного поля полярные растворители становятся проводниками, причем их проводимость, дипольная по своему механизму, становится соизмеримой с электропроводностью концентрированных растворов электролитов в этих растворителях. Для описания электрических свойств полярных растворителей предложено использовать величину предельной высокочастотной электропроводности (ВЧ ЭП). Показано, что при повышении температуры электропроводность растворов не- [c.68]

Вскоре после открытия Вина, Дебаем и Фалькенгагеном был теоретически предсказан другой эффект. Сущность его заключается в увеличении электропроводности растворов электролитов с частотой приложенного электрического поля. Этот эффект называется э( х )ектом Дебая — Фалькенгагена или дисперсией электропроводности. Возможность его появления обусловлена свойствами ионной атмосферы. Действительно, при высоких частотах ионы в растворе совершают лишь колебательные движения в направлении, параллельном направлению поля. Центральный ион при этом не успевает выйти за пределы ионной атмосферы, которая не разрушается, а в каждый данный момент колеблется в направлении, обратном движению центрального иона. В этом случае силы, связанные с разрушением и созданием ионной атмосферы, т. е. релаксационные тормозящие силы, проявляются в меньшей степени и электропроводность растет. При высоких частотах она достигнет [c.118]

Метод основан на использовании токов высокой частоты — порядка мегагерц и десятков мегагерц. При таких частотах в растворе начинают играть роль эффекты молекулярной, или деформационной, и ориентационной поляризации. Под действием электрического поля электроны любой молекулы будут оттягиваться в сторону положительного электрода, а ядра — в сторону отрицательного. Это явление получило название молекулярной или деформационной поляризации. Полярные молекулы в электрическом поле обладают также ориентационной по- [c.106]

Эффект Дебая—Фалькенгагена заключается в том, что в поле очень высокой частоты электропроводность растворов сильных электролитов повышается. Это повышение обусловлено тем, что в электрическом поле высокой частоты ион не уходит далеко от центра ионной атмосферы, испытывая лишь некоторое колебательное движение вокруг этого центра. Отсутствие эффекта асимметрии исключает тормозящее действие релаксационного эффекта, поэтому А возрастает. Однако электрофоретический эффект в этом случае остается, поэтому с увел1 ением частоты тока Я возрастает лишь до значения Я=Яоо—А С. Частота тока, при которой наблюдается рассматриваемый эффект, зависит от времени релаксации. Для 1,1-зарядных электролитов время релаксации 0 можно примерно оценить по упрощенной формуле [c.186]

Высокочастотное титровашгз (ЬЧТ) -видоизменение нондуктометрическо-го титрования,связанное с тем,что анализируемый раствор подвергают действии электрического поля высокой частоты. [c.35]

Высокочастотное титрование является видоизменением кондуктометрического метода и отличается тем, что исследуемый раствор подвергают действию электрического поля высокой частоты. Под действием переменного поля обычных частот ионы в растворе колеблются около некоторого состояния равновесия. По мере увеличения частоты переменного тока пределы колебаний уменьшаются и, наконец, наступает момент, когда ионы в растворе практически остаются неподвижными. Но при этом высокие частоты деформируют молекулы и вызывают врандение молекул в переменном электрическом поле. Эти явления приводят к перемеш снию зарядов в растворе — к возникновению в растворе кратковременных токов (продолжительностью порядка миллионных долей секунды). Вследствие этого происходит изменение не только проводимости, но и диэлектрических свойств и магнитной проницаемости раствора. Сложность зависимости этих величин от состава раствора не позволяет проводить прямого высокочастотного анализа, и поэтому высокочастотный метод применяют как косвенный физико-химический метод в виде высокочастотного титрования [2 . [c.14]

И обрабатываются при 300° С горячим утюгом в течение 2—2Уз 1Е-нут [21 ]. В патентной литературе также описана сварка неполярных полиизобутиленовых поверхностей в электрическом поле высокой частоты с помощью полярного термопластичного промежуточного слоя из полистирола с полярным мягчителем или из сополимера стирола и эфира акриловой или метакриловой кислоты [22]. Плоские, совершенно не липнувще (или весьма малолипкие) заготовки из полиизобутилена получаются путем обработки заготовок водным коллоидным раствором кремневой кислоты и последующей сушки [23]. [c.231]

Прибор для высокочастотных измерений состоит из источникг тока высокой частоты, электролитической ячейки и регистриру юш его устройства. Могут применяться ячейки двух типов конден саторные и индуктивные. В конденсаторной ячейке сосуд с иссле дуемым раствором помещают в электрическое поле высокой частоты [c.220]

Если изменять не напряженность электрического поля, а его частоту, то при высоких частотах направление движения иона будет изменяться так часто, что вместо перемещения он будет совершать колебания. Такие же колебания, но в обратном направлении будет совершать ионная атмосфера. Поскольку при этом ее разрушения не происходит, то релаксационный тормозящий эффект отсутствует (Яц = 0) и эквивалентная электропроводность электролита возрастет (эффект Дебая — Фолькенгагена), хотя ее величина все же будет отличаться от величины эквивалентной электропроводности бесконечно разбавленного раствора [c.42]

Эквивалентная электропроводность изменяется с температурой. Для большинства электролитов с повышением температуры электропроводность увеличивается, что объясняется повышением подвижности ионов. Однако для некоторых электролитов, особенно в неводных средах, возможно и снижение электропроводности. Это связано с уменьшением диэлектрической проницаемости растворителя. Величина эквивалентной электропроводности зависит также от амплитуды и частоты приложенного электрического поля. Особенно заметно это проявляется в растворах сильных электролитов, где на перемещение ионов оказывает влияние окружающая противоионная атмосфера. При высоком напряжении ион движется значительно быстрее, чем образуется ионная атмосфера, и поэтому отсутствуют, катафоретиче-ские и релаксационные эффекты. Электропроводность растворов в этих условиях резко возрастает. Релаксационное торможение снижается, кроме того, при повышенных частотах (эффект Дебая—Фаль-кенгагена). В растворах слабых электролитов электропроводность также растет с увеличением градиента поля, однако природа этого явления связана с изменением равновесия диссоциации. При высоком градиенте потенциала равновесие сдвигается в сторону образования ионов. [c.225]

Среди факторов, определяющих величину константы экранирования протонов, в начале разд. 1 упоминалось и влияние растворителя. В общем можно полагать, что все эффекты, которые мы до сих пор обсуждали как внутримолекулярные, проявляются также и на межмолекулярном уровне. Например, установлено, что резонансные сигналы веществ, растворенных в ароматических растворителях, проявляются в более сильном поле, чем в растворителе алифатической природы. Этот эффект был приписан диамагнитному кольцевому току бензола и его производных. Подобное же влияние соседних молекул, связанное, однако, либо с экранированием, либо с дезэкранированием, может проявляться в результате магнитной анизотропии кратных связей или влияния электрического поля молекул с большими дипольными моментами. Эффекты растворителя становятся особенно значительными, если межмолекулярные взаимодействия в растворе приводят к образованию специфических комплексов. За счет диполь-дипольных или вандерваальсовых взаимодействий некоторые взаимные пространственные ориентации взаимодействующих молекул становятся более предпочтительными, чем другие. В результате могут наблюдаться специфические изменения резонансных частот отдельных протонов растворенного вещества. Их в свою очередь можно использовать для получения сведений о строении таких комплексов. Поэтому спектроскопия ЯМР оказалась важным методом исследования межмолекулярных взаимодействий. Изменения химических сдвигов под влиянием растворителя обычно меньше 1 м. д. Мы уже рассмотрели в гл. П1 их специальные применения и последствия для резонансных частот эталонных веществ. Для избежания осложнений, вызванных влиянием растворителя, рекомендуется использовать такие инертные растворители, как тетрахлорид углерода или циклогексан. Можно исключить, кроме того, и концентрационные эффекты, если провести измерения при нескольких концентрациях вещества и экстраполировать данные к бесконечному разбавлению. Измерения в газовой фазе, где межмолекулярные взаимодействия сводятся к минимуму, стали осуществимы и для веществ с высокой упругостью паров только после развития импульсных Методов с фурье-преобразованием. [c.109]

На основании своей теории Дебай и Гюккель [10] внесли также существенный вклад в теорию электропроводности электролитов. Несколько позже, развивая общую теорию движения ионов, Онзагер [11] вывел предельный закон для электропроводности электролитов. Впоследствии теория электропроводности Онзагера была расширена Дебаем и Фалькенгагеном [12], которые учли влияние высокой частоты переменного тока на электропроводность и диэлектрическую постоянную. Предельный закон для вйзкости растворов электролитов вывел Фалькенгаген [13], а общие законы диффузии электролитов были изучены Онзагером и Фуоссом [14]. Далее, Иоос и Блю-ментрит [15] исследовали с теоретической точки зрения эффект Вина, т. е. влияние сильных электрических полей на свойства растворов электролитов. Позднее Вильсон [16] дал полное решение этого вопроса для случая электролитов, диссоциирующих на два иона. Очень интересная теория влияния сильных полей на ионизацию слабых электролитов была развита Онзагером [17]. [c.34]

В гл. II мы ознакомились с основными положениями теории, необходимыми для изложения динамики ионных атмосфер. Используя для решения этой проблемы общее уравнение непрерывности (39) гл. II, а также вводя некоторые другие важные представления, можно вывести точные уравнения, которые позволяют вычислить обусловленные кулоновскими силами электростатические составляющие вязкости, электропроводности и диффузии разбавленных растворов электролитов. В создании и дальнейшем развитии этой сложной теории участвовали Дебай и Гюккель, Фалькенгаген и Онзагер. Так как для решения всех этих вопросов требуется применение весьма специализированных математических методов, то мы не будем приводить полное изложение указанной теории. Нами будут рассмотрены принципиальные физические основы теории и изложены важнейшие этапы выводов. Эto облегчит читателю знакомство с литературой, к которой он может обратиться, если пожелает получить более глубокие познания в этой области. Вслед за теорией вязкости, электропроводности и диффузии будет рассмотрена теория влияния высокой частоты переменног о тока и сильных электрических полей на электропроводность. В окончательном виде полученные теоретические закономерности будут иметь форму, удобную для вычислений. Связанные с теорией вопросы, более важные для практических вычислений, подробно рассматриваются ниже, в гл. V, в которой приведены упрощенные уравнения, а также таблицы соответствующих численных констант. [c.74]

Ускорить процесс обезжиривания поверхности можно применением ультразвуковой обоаботки. Ультразвуковое поле вызывает в объеме обезжиривающей жидкости гидродинамические потоки, сопровождающиеся появлением кавитационных пузырьков и электрических зарядов. Это движение сбивает загрязнения с поверхности и переводит их во взвешенное состояние. Продолжительность обезжиривания при использовании ультразвука в органических растворителях снижается в 40 раз, а в растворах ПАВ — в 100 раз по сравнению с обычной обработкой. Кроме того, этим способом легко очищать детали сложной формы, большое число мелких деталей с тонким жировым покровом или изделия с крупными частицами загрязнений. В каждом случае необходимо подбирать режим обработки изделий для мелких — ультразвук высокой частоты (100—300 кГц), для крупных —низкой частоты (15—30 кГц). При ультразвуковой обработке поверхность активируется и повышается ее шероховатость. [c.55]

Молекулы растворителя с относительно высокой диэлектрической проницаемостью можно рассматривать как маленькие диполи. Диполи ориентируются в электрическом поле, причем до некоторой предельной частоты их ориентация соответствует направлению электрического поля. Эта предельная частота имеет важное значение для диссипативного переноса энергии диполи еще следуют за колебаниями поля, но с запаздыванием, вызываемым взаимодействием с окружающими молекулами. Для воды эта частота находится в области микроволн (10 кМГц). Таким образом, для нагрева водных систем можно использовать микроволновые импульсы. Этот способ нагрева впервые применили Геришер и Эртл[22]. Некоторые более новые работы рассмотрены в обзоре автора [23]. Одна из самых последних усовершенствованных ячеек микроволнового нагрева показана на рис. И. Конические кварцевые окошки одновременно служат диэлектрическими полюсными наконечниками, которые концентрируют энергию микроволн в объеме растворителя [21]. Исследуемый раствор находится в камере, расположенной приблизительно на расстоянии ЗА,/4 от конца волновода. Длина диэлектрического и вспомогательного [c.389]

Электропроводность растворов электролитов увеличивается при повышении частоты внешнего электрического поля. Такой эффект обусловлен тем, что на высоких частотах релаксационный член в уравнении Дебая—Онзагера (см. уравнения электропроводности) уменьшается и в конце концов становится равным нулю. В случае разбавленных растворов время, необходимое для возникновения ионной атмосферы вокруг иона, составляет приблизитель-нэ 10" с. Если частота настолько велика, что период колебания ионов в растворе близок к этому значению или даже меньше его, то ионная атмосфера не успевает полностью сформироваться и тормозящие силы, связанные с наличием такой атмосферы, уменьшаются. [c.267]

Среди других магнитных ядер, представляющих интерес для органической химии, реальных результатов можно ожидать от спектроскопии B i, Ядра B i и обладают электрическим квадрупольным моментом, вызывающим уширение линий в спектре, что затрудняет их детектирование. Однако примеры съемки В в сильном магнитном поле при частоте 60 Мгц [128, 129] и определения химических сдвигов № методом двойного резонанса [130, 131] показывают, что эти трудности преодолимы. Квадрупольное уширение в спектрах резонанса может быть значительно уменьшено при использовании растворителей с малой вязкостью, например ацетона или эфира. Спектры Ni записывались при 3,94 Мгц на приборе для широких линий [132]. В качестве эталона применялся раствор 4,5 М NH4NO3 в 3 н. водной соляной кислоте сдвиги измерялись относительно линии N0 , расположенной на 353 0,5 м. д. в более высоком поле, чем квинтет NH . Сдвиги органических азотсодержащих соединений распадаются на четыре основные группы амины 340, амиды 270, цианиды 100 и нитросоединения О м. д. Внутри каждой группы сдвиг в высокое поле соответствует соединениям с более электроотрицательными заместителями, за исключением [c.102]