CC BY
38
УДК 535.361
К.Г. Анисимов, Е.А. Анисимова, В.И. Волков
Экспериментальное исследование показателя и характеристики переноса тяжелых жидкостей
Работа посвящена тяжелым жидкостям, представляющим собой концентрированные водные растворы простых и комплексных солей на основе йодидов и бромидов цинка, кадмия и калия. Некоторые из них наряду с высокой плотностью обладают достаточно высоким показателем преломления, но не могут быть использованы в иммерсионном анализе ввиду их кратковременной стабильности. Но если речь идет о кратковременном иммерсионном анализе в стекольной промышленности, в гидродинамических исследованиях, то малого времени сохранения жидкостью своих оптических свойств оказывается достаточно для проведения эксперимента.
За объект исследования был взят водный раствор йодида цинка Ул^- Среди всех простых йодидов металлов йодид цинка имеет максимальную растворимость в воде -81.2% при 18°С [1-3], и его раствор можно получить непосредственным синтезом из йода и цинка в воде. Для раствора йодида цинка были измерены вязкость, электропроводность, показатель преломления и плотность в диапазоне высоких концентрации вплоть до насыщения.
Вязкость раствора измерялась капиллярным вискозиметром ВПЖ-1 с диаметром капилляра 1.16 мм. На рисунке 1 (кривая 1) представлена зависимость относительной вязкости (относительно воды) раствора ХпЬ от
°
чение вязкости раствора в области насыщения происходит, видимо, главным образом из-за возрастания электростатического взаимодействия между ионами.
40 50 60 70 80 с, вес.%
Рис. 1. Зависимость относительной вязкости Лотн С) и удельного сопротивления р (2) от концентрации раствора С
В этом же диапазоне изменений концентрации кондуктометром № 572 I М определили электропроводность раствора. Для сравнения с изменением вязкости раствора на рисунке 1 (кривая 2) изображена зависимость относительного удельного сопротивления раствора /п1_> от концентрации. Как видно, полученные зависимости имеют подобный характер. По данным измерениям проводимости невозможно различить влияние изменения степени диссоциации слабого электролита и электростатического взаимодействия ионов на проводимость раствора [4]. Совпадение же зависимостей электропроводности и вязкости раствора У.ч\-2 позволяет сделать вывод, что физические механизмы процессов переносов электрического заряда и импульса достаточно близки. Объяснение подобного феномена для концентрированных растворов отсутствует в литературе. Можно предположить, что в переносе импульса участвуют если не те же заряженные комплексы, то по крайней мере достаточно стабильная их часть.
На рисунке 2 представлены зависимости относительной вязкости от температуры раствора различных концентраций. Как видно, вязкость уменьшалась при возрастании температуры, что более характерно для неэлектролитов. Слабые электролитические свойства исследуемого раствора и определили такую зависимость.
20 30 40 50 60 70 Т, °С
Рис. 2. Зависимость относительной вязкости 'Лотн раствора от температуры. Концентрация (вес.): 1 - 81.2%; 2 - 75%; 3 - 65%
Экспериментальная зависимость показателя преломления раствора йодида цинка от его плотности представлена на рисунке 3 (кривая 1). Показатель преломления измерялся рефрактометром Аббе модели С, плотность — пикнометром емкостью 10 мл. Значение показателя преломления п=1.635 (20°С) соответствует насыщенному раствору. Полученная зависимость может быть описана линейным уравнением п=0.1717с1+ +1.1645, из которого по известному значению одного из параметров может быть восстановлен другой. На этом же рисунке (кривая 2) показана зависимость показателя преломления раствора от массовой доли добавленной 36-процентной соляной кислоты для устранения помутнения. Из рисунка видно, что для получения оптически прозрачного раствора достаточно не более 5% (масс.) НС1, при этом показатель прелом-
ления раствора изменяется в пределах одного процента.
п
1.635 1.6
1.5
1.4
1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 2.8 d О 1.5 3 4.5 6 w
Рис. 3. Зависимость показателя преломления п раствора от его плотности <1 (г/см3) (1) и от массовой доли лу (%) добавленной в него соляной кислоты (2)
Литература
1. Megrowilz. Amer. Miner. V. 540. 1965. 3. Пат. 2051940 Россия, С 09 К 3/00 G 01 М
2. Справочник химика/Под ред. Б.Л. Никольского. 11/00. Иммерсионная жидкость.
Т. 2. Л., 1971. 4. Эрдеи-Груз Т. Явления переноса в водных рас-
творах. М., 1976.
