А.И. Левин - Теоретические основы электрохимии (1134479), страница 50
Текст из файла (страница 50)
В литературе описаны многие приборы такого рода, но почти все они являются сложными и уникальными устройствами, изготовление которых связано с трудностями. В Тартуском государственном университете в последнее время разработан простой электронный коммутатор. Принципиальная схема цепей коммутатора приведена на рис. 91. В качестве коммутаторной лампы применяют лучевой Рис. 9!. Принципиальная схема коммутатора (иоиструкции Тар- туского упиаерсктета) выходной тетрод бП7С(Л;), имеющий в режиме пентода малое внутреннее сопротивление. Запускающий задержанный импульс ЭНО-1 формируется при помощи цепи дифференцирования и диодного ограничителя (Л4) в более короткий однополярный импульс, который управляет схемой пересчета через диодный распределитель (Лэ).
Лампы и детали коммутатора выбраны из расчета получения наименьшего времени коммутации. С этой же целью применяют сетевой трансформатор особой конструкции с малой емкостью относительно земли. Для крепления всех деталей, присоединенных к катоду Ль применяют изоляционную пластину. Для нормального режима работы Л, не следует уменьшать ее анодное напряжение ниже 50 в. В случае необходимости работы с малыми токами питания ячейки в цепь коммутатора можно ввести дополнительное последовательное сопротивление.
И з вэ 1зэа 258 Теоретические оеиоеы электрохимии Осциллографический метод исследования электродных процессов Для непосредственного изучения хода различных электрод ных реакций нужны измерительные схемы и приборы высокой степени совершенства.' Основные требования к приборам а) безынерциоиность регистрации измеряемых электрических величин; б) высокая чувствительность (прибор должен давать показания при очень слабой реакции на измеряемый электрический процесс). В настоящее время электроизмерительная техника позволяет проследить изменение электрических величин во времени с точностью, превышающей 10 ' сек.
Измеряемые токи могут составлять всего несколько электронов в секунду. В основу измерительной аппаратуры осциллографического метода положены вакуумные приборы, обеспечивающие фото- запись электронным лучом (электронный осциллограф). Изучение кинетики электродных реакций связано с необходимостью записи различных переменных электрических величин и прежде всего силы тока и напряжения. Первые попытки таких измерений были осуществлены Ленцем в 1849 г. Он предложил способ измерения мгновенных значений этих величин. Идея Ленца вскоре была воплощена в конструкции так называемой шайбы Жубера. В 1891 г. была разработана первая конструкция шлейфового осциллографа. Этот прибор непрерывно совершенствовался, и в |настоящее время, пользуясь мм, можно измерять переменные токи с частотой до 20 кгц.
В 1894 г. была произведена первая запись электронным лучом, управляемым переменным магнитным полем. В 1898 г. Браун разработал конструкцию электронно-лучевой трубки — прообраза современного электронного осциллографа. В настоящее время электронный осциллограф является техническим электро- измерительным прибором, широко используемым для изучения весьма многих явлений. Современный низковольтный электронный осциллограф имеет следующее устройство (рис. 92): в одном конце стеклянной, откачанной до высокого вакуума трубки помещен источник электронов — горячий катод, в другом (широком) конце трубки — флуоресцирующий экран.
Испускаемые катодом электроны под воздействием ускоряющих напряжений пролетают ряд диафрагм и в виде узкого луча бомбардируют экран, свечение которого можно наблюдать снаружи. Во время полета от катода к флуоресцирующему экрану поток электронов может быть подвержен различным воздействиям электростатических или магнитных полей. Специальная электронная оптика позволяет получить концентрированный электронный луч с очень малой площадью поперечного сечения, от; Причины волникноввния электродной пояяривииии 259 дельные частицы которого имеют одинаковую скорость. Это достигается с помощью регулирования яркости (изменение отрицательного потенциала на специальном управляющем электроде — цилиндре Венельта) и изменением напряжения на первом ускоряющем электроде.
Электронный луч отклоняется магнитным и электростатическим полями, чаще всего одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В одном (обычно верти- д кальном) направлении производится отклонение, свя- г и) ванное с изменением изучаемого электрического тока или напряжения. В другом направлении (горизонтальном) отклонение луча производится по известному )тле. Э2. Схема электронно.лучевого освременному закону. Таким в)нллограчра: ОбраЗОМ, ЛуЧ ВЫЧЕрЧИВаст ) — ннть нвквлв; г — катол;  — управ- лпющпй влентред; 4 — оервий анод;  — юона экране трубки осцнлло рой анод; б — отклонвющне плвстннм )герке грамму в обычной системе тннвльнме), " — вкраннртощнй слой: р ва координат. влекчюннмй лтч; М вЂ” вкран В большинстве случаев осциллограф применяют для записи процессов, не требующих точности записи по координате времени, большей чем 10 а— 1О-л сек.
Как правило, осциллографические установки при изу» чении кинетики электрохимнческих процессов применяют для записи периодических явлений, вследствие чего осциллограммы на экране получаются меподвижными. Электронно-лучевой осциллограф был впервые введен в электрохимическую практику Лебланом. Для определения временной зависимости потенциала электрода при пропускании тока постоянной величины метод успешно использовали В.
А. Ройтер, В. А. Юза и Е. С. Полуян. Они определяли токи обмена между твердыми металлическими электродами и электролитом. К этой же группе относится и осциллографическая полярография,основанная на измерении временной зависимости тока при изменении электродного потенциала. Техника осциллографических измерений сводится к следующему (рис. 93).
Первоначально заряжают конденсатор 2 от источника постоянного напряжения 1 через сопротивление б. Напряжение от конденсатора подается на усилитель 3. После усиления напряжение подается на ячейку, соединенную последо. вительно с калиброванным переменным сопротивлением 7. Напряжение с усилителя 4 и передается на пластины, отклоняющие зайчик катодного осциллографа в вертикальпном напра- 1T Теоретическое основы влгктрохывыи влепив.
Таким же образом напряжение, накладываемое на ячейку, повышается в усилителе 5 и подается на горизонтально отклоняющие пластины осциллографа. Кривые потенциал — время записываются с помощью схемы, приведенной на рис. 94. В данном случае ячейка последовательно соединяется с регулируемыми сопротивлениями 4 и 5 и источником постоянного тока 1 с выходным напряжением 200 — 300 в. Поскольку напряжение на клеммах ячейки небольшое (1 — 2 в), омическое падение в 4 и 5 составляет более 90$ от напряжения Рнс. 93. Схема прибора или записи кривых сила тока — вотмнтиал нри большой скорости изменения потенпналве б — источник постаннного ток»: т — конвенсатор; 3-б — усилители; б.
7 — сспро. тннлениа; б — ключ Рвс. 94. Схема прибора аля снятия привык потенциал — время при иостоянном токе: г — источник постоянного тока; а б — потенпионетрыг Е. б — сопротиаленин; б ячейка; т — ключ; б-ю — алектролас П самописец источника тока. В таком случае через ячейку идет ток практически постоянной силы, не зависящей от процессов на электродах. Силу тока, регулируемую с помошью сопротивления 4, определяют, измеряя с помощью потенциометра 2 омическое падение напряжения на калиброванном регулируемом сопротивлении 5.
При измерении силы тока ячейку шунтируют для устранения поляризации электродов. Следует иметь в виду. что шунтирование вносит некоторую ошибку в измерение силы тока (порядка нескольких десятых процента). Разность потенциалов между поляризуемым электродом 8 н электродом У подают на самописец, перо которого может пройти всю шкалу за одну секунду и лента которого имеет достаточную скорость движения. Если вместо самописца пользоваться катодным осциллографом, то компенсирующий потенциометр 8 не нужен, поскольку луч осциллографа можно установить в любом положении, изменяя напряжение в выходном контуре усилителя, управляющего горизонтальным смещением. С помощью осциллографа удается количественно исследовать медленные химические реакции, предшествующие собствен. но электрохимической стадии.
Метод осциллографической полярографии был успешно применен Я. Гейровским для изучения степени необратимости электродных процессов. Причины возникновения злектродной поляризаиии Быстрый метод определения 1 — гр-кривых Для выяснения механизма электролитического выделения металлов А. Т. Ваграмян разработал метод, позволяющий пренебречь изменениями поверхности электрода во время электролиза. Схема установки для исследования поляризации приведена на рис.
95. Ток для электролиза подается от аккумулятора 1 к % $ )$ 1 $ ,~л Г .1-!У ~яь $ ' ,7 ~йэ1 1 $1б 1 гб $5 — — †.1 г —-- 11 11 $1 $ $ $ 1 $- —- Рнс 95. $ь$яеыа ернбора А. Т. Ваорныяна: 1 — аккумулятор; 2 — влектролнаер; 3 — реосгат1 г — стержень с контактом: з — влектромотор; 6 — коробка распределейня скоростей; 7 — вра. щающяйся барабан с Еогопленкой1 Š— «еркальный гальванометр; У щель для «аайчлка» гальвапомегра," 16 — алектромагннт для открывання щели; и — трансформатор для пнтання влектрамагннта; 12 — выключатель; 12 — реостат и лампочке гальванометра; Н вЂ” лампочка гальванометра; 1З вЂ” катодный вольтметр1 !б — нсследуеьпей влеатрод; 17 — алек- трод сравненна ячейке 2 через реостат-потенциометр 8, который состоит из кольцевого реостата и равномерно скользящего по нему латунного контакта 4.
При вращении контакта от точки йг сила тока в ячейке растет от нуля до максимальной величины, затем снова падает до нуля (й)л после чего ток меняет направление и вновь растет до максимума и падает до нуля (йу). Поляризационная кривая записывается на вращающемся барабане 7 на фотопленку. При этом для синхронизации барабан 7 и контакт 4 вращаются на одной оси. Потенциал измеряют специально проградуированным зеркальным гальванометром, Теоретические основы ввектрокииии зайчик которого попадает на фотопленку через щель У, открываемую автоматически посредством электромагнита, питающегося от трансформатора 11. Тот же трансформатор через реостат 18 питает лампочку гальванометра 14.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
