Электрическая проводимость водного раствора оранжевого азокрасителя Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

2006, том 49, №9

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 631

Х.С.Каримов, член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.М.Ахмедов,

а л л л

М.А.Тураева, И.Кази , З.М.Кариева , Т.А.Хан , И.Хомидов, Дж.Валиев ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ВОДНОГО РАСТВОРА ОРАНЖЕВОГО АЗОКРАСИТЕЛЯ

Электронные приборы на основе жидких растворов и электролитов, такие как жидкокристаллические дисплеи и различного рода датчики [1,2], используются на практике, другие же, например электрохимические и фотоэлектрохимические элементы, интенсивно исследуются [3]. Особенно впечатляющими являются достижения в области преобразования солнечной энергии в электрическую: эффективность солнечных элементов с использованием органических электролитов достигает 7%, что соизмеримо с эффективностью элементов на основе аморфного кремния. Вместе с тем стоимость последних заметно выше стоимости предыдущих.

Несомненно, исследование фото- и электрохимических свойств и изготовление соответствующих элементов и датчиков с жидкими и твердыми электролитами на основе органических материалов становится не только теоретически, но и практически важным [4,5]. Описан светоизлучающий электрохимический элемент на основе органической соли [6], электрохимический датчик на основе глюкозы [2], органический транзистор, способный обнаруживать химические элементы в водных растворах [7].

В работах [8-10] показаны возможности использования органического полупроводника оранжевого азокрасителя (ОАК) [8], электрохимических датчиков влажности [9] и их свойства [10].

Для оптимизации параметров устройств, созданных на основе оранжевого азокрасителя, представляется важным исследование электропроводности его растворов. В данной работе представлены результаты исследования электрической проводимости водных растворов оранжевого азокрасителя при различных концентрациях (с), температурах (Т), частотах (1) и напряжениях (V) электрического тока.

Для приготовления водного раствора использовался оранжевый азокраситель С^Нп^Ог с молекулярной массой 323 г/моль, плотностью 0.9 г/см и дистиллированная вода соответственно. В [10] приведена молекулярная формула ОАК. Измерение сопротивления раствора ОАК проводилось по методике, описанной в [11], стандартными цифровыми приборами.

На рис.1 приведена зависимость удельной электрической проводимости (х) водного раствора оранжевого азокрасителя от концентрации, измеренная при /=10 Гц, У=1 В и Т=250С. Как видно из рис.1, х сначала растет, а затем снижается с ростом с. Это может быть

связано вначале с ростом концентрации ионов, а в дальнейшем - со снижением скорости их движения [12], что видно из следующего выражения для удельной электрической проводимости (х) раствора электролита:

Х=10-3 a c F (ик ид ), (1)

где F - число Фарадея, иК и uA - абсолютные скорости движения катиона и аниона. а - степень диссоциации, с - концентрация раствора в (г-экв/л). Зависимость удельной электрической проводимости ОАК от температуры при /=10 Гц, V=1 В и с=0.038 г-моль/л приведена на рис. 2: с ростом температуры электропроводность растет, что характерно для многих электролитов и связано с увеличением скорости ионов [12]. Изменение х с температурой определяется следующим выражением [12]:

Х2= Х1 [1+А(Т2-Т1)], (2)

где х2 и х1 - значения электропроводности при Ti и Т2 соответственно, А - температурный коэффициент электрической проводимости, который в данном случае равен 0.0110С. Величина А близка к значениям, полученным для кислот, оснований и солей [12].

Рис.1. Зависимость удельной электрической Рис.2. Зависимость удельной электрической

проводимости водного раствора оранжевого проводимости водного раствора оранжевого

азокрасителя от концентрации азокрасителя от температуры

На рис.3 приведена зависимость удельной проводимости раствора ОАК от частоты измерительного тока при V=1 В и с=0.038 г-моль/л и Т=250С. Видно, что проводимость растет с частотой, что может быть связано со снижением эффекта релаксационного торможения иона и его ионной атмосферы с повышением частоты, а следовательно с увеличением скорости движения ионов. Вольт-амперная характеристика образца раствора ОАК при с=0.038 г-моль/л, Т=250С и /= 10 Гц представлена на рис. 4. Величина электрического поля при изме-

рении достигала всего 2.5 В/см. Как видно из этого рисунка, данная зависимость носит нелинейный характер, свойственный варисторам - нелинейным резисторам. Нелинейный рост величины тока с повышением напряжения связан с увеличением электрической проводимости раствора, что, по-видимому, обусловлено снижением эффекта электрофоретического торможения иона и его ионной атмосферы [11,12] и соответственно с повышением скорости движения ионов.

Рис.3. Зависимость удельной электрической Рис.4. Вольт-амперная характеристика образца

проводимости водного раствора оранжевого водного раствора оранжевого азокрасителя

азокрасителя от частоты измерительного тока

Таким образом, исследована электрическая проводимость водного раствора оранжевого азокрасителя при различных условиях. Установлено, что электрическая проводимость зависит от концентрации раствора, температуры, частоты измеряемого тока и величины его напряжения. Эти данные могут быть использованы при создании фото- и электрохимических элементов и для повышения их эффективности.

Физико-технический институт им. С.У. Умарова Поступило 23.11.2006 г.

АН Республики Таджикистан,

*

Институт прикладных наук и технологии, Топи, Пакистан,

Таджикский технический университет им.акад.М.С.Осими.

ЛИТЕРАТУРА

1. Boylestad R.L., Nashelsky L. Electronic Devices and Circuit Theory, Sixth Edition, Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, N.J., USA, 1996.

2. Arnold E. An introduction to molecular electronics, ed. C.M. Petty, M.R. Bryce and D. Bloor, St Ed-mundsbury Press Limited, London, 1995, 356 p.

3. Gratzel M. - Nature, 2001, v.414, №.11, p. 338-344.

4. Stetter J.R., Penrose W.R., Yao Sh. - J. Electrochem. Soc., 2003, v.150, pp. S11-S14.

5. Oh B., Vissers D.R., Zhang Z., Wesr R., Tsukamoto H., Amine K. - Power sources, 2003, v. 119-121, pp.442-447.

6. Panozzo S., Armand M., Stephan O. - Appl. Phys. Lett., 2002, v. 80, pp. 679-681.

7. Bartic C., Campitelli A., Borghs S - Appl. Phys. Lett., 2003, v. 82, pp. 475-477.

8. Karimov Kh.S., Akhmed M.M., Gul R.M., Mujahid M., Akhmedov Kh. M., Valiev J. - Proc. Of International Symposium on Advanced Materials, Sep., 21-25, 2001, Islamabad, Pakistan, pp. 329-334.

9. Каримов Х.С., Ахмедов Х.М., Марупов Р., Тураева М.А., Хан М.Н., Сайад М.Х., Моиз С.А., Хан Х.Б., Хомидов И., Валиев Дж. - ДАН РТ, 2004, т. XLVII, №9-10, с. 5-10.

10. Каримов Х.С., Бабаджанов П., Кабутов К., Марупов Р., Ахмед М.М., Хан М.Н., Моиз С.А., Тураева М.А., Рустамбеков Г.Ч. - ДАН РТ, 2003, т. XLVI, №9, с. 92-97.

11. Hibbert D.B. Introduction to electrochemistry. Macmillan Pres Ltd., London, UK, 1993, 294 p.

12. Физическая химия. Под ред. К.С. Краснова, М.: Высшая школа, 1982.

Х,.С.Каримов, Х.М.Ахмедов, М.А.Тураева, И.Кози, З.МДориева, Т.А.Хан, И.Х,омидов,

Дж.Валиев

ЧДРАЁНГУЗАРОНИИ МА^ЛУЛИ ОБИИ РАНГКУНАНДАИ НОРАН^Й

Дар макола чараёнгузаронии махлули обии нимнокили органикй азорангкунан-даи норанчй омухта шудааст. Нишон дода шудааст, ки чараёнгузаронй аз консентрасияи махлул, харорат, зудии чараён ва бузургии шиддат вобастагй дорад.

Kh.S.Karimov, Kh.M.Akhmedov, M.A.Turaeva, I.Qazi, Z.M.Karieva, T.A.Khan, I.Homidov,

J.Valiev

ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF ORANGE DYE AQUEOUS SOLUTION

In this paper the organic semiconductor orange dye aqueous solution’s electrical conductivity is investigated. It is shown that the conductivity depends on concentration, temperature, frequency and applied voltage.