Спросить
Войти
УДК 541.64:532.72
© 1991 г. Э. К. Кондратов
ВСТРЕЧНАЯ ДИФФУЗИЯ Н20 И Б20 ЧЕРЕЗ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТНУЮ ПЛЕНКУ
Определяли встречные потоки Н20 и Б20 через ПЭТФ-пленку с использованием ячейки специальной конструкции. Наряду с Н20 использовали 10- и 20-%ные растворы сахара в воде, что обеспечивало создание высокого осмотического давления в ячейке. Содержание Н20 и Б20 в ячейках определяли с помощью масс-спектрометра «Веп(Пх МХ-1302», а химические потенциалы определяли как энергию Гиббса расчетным путем. Несмотря на существование осмотического давления, поток Н20 существенно превысил встречный поток Б20. Полученный результат объясняется влиянием магнитного изотопного эффекта.
Ранее влияние магнитного изотопного эффекта на диффузию через полимерные пленки оценивали с использованием паров Н20 и Б20 [1, 2]. Оценка влияния магнитного изотопного эффекта на диффузию Н20 и Б20, находящихся в жидком состоянии, осуществляли с использованием ячейки, показанной на рисунке.
В ячейке достигнуто высокое значение отношения площади контакта с Н20 и 020 к объему Н20 и Б20, которое составило 2,5 (5=38 см2, У= = 15 см3), благодаря чему относительные объемы продиффундировавших веществ были значительными.
При разделении пленкой, проницаемой для молекул воды, двух объемов одним из которых является вода, а другим — раствор сахара в воде, создается осмотическое давление порядка 30 атм [3, с. 689]. В результате вода должна передавливаться в раствор с сахаром для уменьшения градиента химического потенциала в системе, что находится в полном соответствии с термодинамической теорией диффузии.
Исходя из неизбежности протекания этого процесса и были загружены ячейки. Фактически были получены встречные потоки, приведенные в таблице.
Встречные потоки Н20 и Б20 через ПЭТФ-пленку
(Толщина пленки 20 мкм, время 90 сут, температура 20±2°)
Ячейка Среда в левой кювете ячейки * 0нго 0вго «н2о
см»/м2-сут
* Среда в правой кювете я четки Б20.
Потоки были определены с помощью масс-спектрометра «ВепсНх МХ-1302» по содержанию Н20, ИБО и Б20 в кюветах; при этом учитывали реакцию НгО+бгО^^НБО (константа равновесия Кр имела значения от 3 до 3,9). Как видно из рисунка, использовали кюветы открытого типа и необходимый уровень воды в загрузочном отверстии поддерживали добавлением Н20 в левую кювету.
Химический потенциал, определенный как энергия Гиббса, раствора сахара в Н20 для ячейки 2 составлял 12,14 кДж/см3 [4, с. 545, 546]. Через 90 сут с учетом Н20, продиффундировавшей в другую кювету — 11,3 кДж/см3. Химический потенциал смеси Н20 и 020 в правой кювете для ячейки 2 составил 12,14 кДж/см3 в исходном состоянии и 12,475 кДж/см3 через 90 сут.
Схема экспериментальной установки: 1 - кювета, 2 ~ пленка, 3 - уплотнение из резины, 4 -заглушка сливного отверстия
Таким образом, если в исходном состоянии ячейка 2 представляла систему, находящуюся в механическом, тепловом и химическом равновесии, то через определенное время было нарушено как механическое (компенсировалось добавлением Н20), так и химическое равновесие системы (Д|л через 90 сут составило 1,175 кДж/см3). Еще больше изменилось Ар, для ячейки 3 (2,76 кДж/см3).
Полученные результаты являются аномальными, причем единственным отличием проведенного эксперимента от хорошо изученного осмотического процесса является различие значений ядерных магнитных моментов у атомов Н и Б диффундирующих веществ и полимера.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Научно-производственное Поступила в редакцию
объединение «ВИАМ» 05.11.90
