Azərbaycan Respublikasının Təhsil Nazirliyi Azərbaycan Texniki Universiteti Kafedra

Azərbaycan Respublikasının Təhsil Nazirliyi
Azərbaycan Texniki Universiteti
Kafedra : Metallurgiya və materiallar texnologiyası


Fənn : Materialların fiziki-kimyəvi tədqiqat üsulları


Laboratoriya işi №5


Fakültə : Metallurgiya və materialşünaslıq


İxtisas : Materiallar mühəndisliyi


Qrup : 470A


Kurs : 2


Müəllim : Musurzayeva Bəturə


Tələbə: Aslanzadə Leyla
ELEKTROKİMYƏVİ ÜSULLA DİFFUZİYA ƏMSALININ TƏYİNİ

Diffuziya əmsalının təyininin elektrokimyəvi üsullarına aşağıdakı hadisələrə əsaslanan xronopotensiometrik metod aiddir. İki fazanın ayrılma sərhəddindən cərəyan buraxıldıqda elektrod sərhədində potensial müəyyən edici elementin konsentrasiyasının dəyişməsi ilə şərtlənən polyarlaşması yaranır. Potensial müəyyən edici elementin konsentrasiyası müddəti ərzində aşağıdakı tənlik əsasında dəyişir:

(1)
burada – potensial müəyyən edici elementin həcmi konsen­tra­si­yası; F – Faradey sabiti; D – diffuziya əmsalıdır.
Diffuziya edən maddənin konsentrasiyasının fazalar sərhədində sıfıra bərabər olduğu anda elektrod potensialının sıçrayışı növbəti elementin yüksüzləşməsinə uyğun qiymətə qədər dəyişir. Tədqiq olunan maddənin konsentrasiyasının sıfıra çatması üçün sərf olunan müddət, maddənin ilk konsen­tra­siyası, diffuziya əmsalı və cərəyan sıxlığına əsasən müəyyən edilir.
Bu kəmiyyətlər bir-biri ilə aşağıdakı kimi əlaqədədir:
(2)
burada – sıfır konsentrasiyasına çatma müddəti; n – elemen­tar reaksiyada iştirak edən elektronların sayı; c₀– tədqiq olunan maddənin ilkin konsentrasiyası; i – cərəyan sıxlığıdır.
Bu tənlik potensialın zamandan asılılığının yalnız bir elementin diffuziyası ilə şərtləndiyi halda doğrudur. VI.3 şək­lin­də ərintidəki iki elementin diffuziyası üçün -ın -dan asılılığı verilmişdir ( və – uyğun olaraq Me₁ və Me₂ metal­la­rının sıfır konsentrasiyasına uyğun gələn keçid müddətləri­dir). Daha mənfi elektrod potensialına malik olan elementin diffuziya əmsalı (2) tənliyi ilə tapılır, D₂ isə növbəti tənliklə tapılır:
(3)

Şəkil 1. Ərintidə iki maddənin diffuziyası
zamanı η-ın τ-dan asılılığı

burada c₂ – daha az elektromənfi potensiala malik elementin konsentrasiyasıdır. VI.4 şəklində xronopotensiometrik üsulla diffuziya əmsalını ölçmək üçün istifadə olunan yuvanın konstruksiyası verilmişdir.

Şəkil 2. Xronopotensiometrik üsulla diffuziya
əmsalını ölçmək üçün yuvanın konstruksiyası

Bu üsulun əsas üstün cəhəti diffuziya əmsallarını saniyə­nin hissələri müddətində ölçməyin mümkün olmasıdır. Bu da konveksiya yolu ilə kütlə daşınması ilə yaranan xətanın aşağı salınmasına imkan verir. Praktiki olaraq, qabın divarlarının təsirindən yarana biləcək xəta aradan qaldırılır. Ona görə də bu üsuldan aqressiv mühitlərdə, xüsusən də yüksək temperaturlu ərintilərdə istifaəd etmək böyük əhəmiyyət kəsb edir.

Diffuziya əmsallarının təyini üçün elektrokimyəvi üsul­lara eyni zamanda fazalar sərhədindən sabit cərəyan buraxılan zaman elektrod potensialının dəyişməsinin ölçülməsinə əsasla­nan qalvanostatik üsul da aiddir. Qalvanostatik üsuldan o zaman istifadə etmək məqsədəuyğundur ki, o vaxt diffuziya ya metalda, yaxud da ion ərintisində məhdudlaşır. kəmiyyətini qiymətləndirmək üçün ilk tənlik aşağıdakı şəkildə yazılır.
(4)
yaxud da ixtisar olunmuş şəkildə
(5)
Əgər öyrənilən proses (4) tənliyinə tabe olursa, onda eksperiment yolu ilə alınan nöqtələr əyrisindəki düz xətt üzərində yerləşir. Bu düz xəttin bucağına əsasən diffuziya əmsalını təyin etdikdə aşağıdakı nisbətdən istifadə olunur:
(6)
Bu üsulun dəqiqliyi xronopotensiometrik üsulun dəqiqli­yin­dən aşağıdır. Bu keçid müddətinin dəqiq qiymətinin qeyd oluna bilməməsi ilə əlaqədardır. Qalvonastatik üsulun üstün cəhəti diffuziya əmsalı ilə yanaşı prosesdə ikiqat təbəqə­nin tutumu və dəyişmə cərəyanı kimi xarakteristikalarının da təyin olunmasının mümkün olmasıdır.
Üsulun çatışmayan cəhəti diffuziya olunan maddənin ərin­ti­də midarının məhdud götürülməsidir.