Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
частоту ш0, то для можно записать
Уц -
т е, холловский сигнал представляет собой пульсирующее постоянное
напряжение При использовании тока и магнитного поля разной частоты, те,
1=1ф\шх1 и холловское напряжение
будет
Ун ** (^H/tO/cBoSmtCQjOsmt^r) = - <й2)Г " COS((c)j + 0>2)*]'
Холловский сигнал легко вьщелнть при использовании селективных усилителей
переменного тока При этом значительно снижается уровень шума и повышается
чувствительность
Основное преимущество этого метода при его применении для изучения ионных
проводников - подавление эффекта поляризации границы электрод/образец.
Методы, использующие пропускание переменного тока и постоянное или
переменное магнитное поле, были апробированы для изучения эффекта Холла в
cc-Agl, RbAgJs, С;НбКА&16.
ЛИТЕРАТУРА
/ Кучис Е В Методы измерения эффекта Холла М, 1967
2 Кучис Е В Методы исследования эффекта Холла, М11974
3 ВеиссР Физика твердого тела/Пер с англ М,1968
121
§9. Числа переноса
Определение чисел переноса было дано в § ЗЛ (формулы (19)-(20)). В
простейшем случае числа переноса могут быть получены с помощью закона
Фарадея - путем нахождения масс веществ, переносимых нонами разных
сортов, и сопоставления этих величин с полным количеством электричества,
пропущенного через ЭХЯ, При этом следует помнить, что электронная
составляющая тока не принимает участия в переносе вещества. Этот
исторически первый в применении к изучаемым веществам метод был
разработан Тубандтом [1-4], подробно описан в монографии Лндьярда [5] и
критически рассмотрен Ьенье [б].
Рассмотрим для простоты бинарное соединение MX; три образца (таблетки) MX
помещают в ячейку (рис. Ш.9.1) между металлическим анодом М н инертным
катодом с электронной проводимостью К:
м|мх|мх|мх|к.
I 2 3
PUC.IJL91. Схема ячейки для измерения чисел переноса по методу Тубандтси
М - анод; К - катод (инертный электрод); Кл - кулономстр.
После прохождения тока (в течение длительного времени) катод К
взвешивается вместе с образцом 3, в то время как анод и образцы 1 и 2
взвешиваются отдельно. Предположим, что электролит MX характеризуется
числами переноса f+ и Ly которые описывают перенос тока катионами и
анионами соответственно. В согласии с законом Фарадея количество металла,
растворившегося на аноде при пропускании количества электричества 0,
составляет [7, 8]
Дот*= -Хм(/+ + QQ,
где Хм - Mfz - электрохимический эквивалент металла; Muz - атомная масса
и валентность компонента М. Если электронная проводимость мала, то (+ +
/. = 1, Изменение массы образца 1 складывается из количества вещества М,
"вошедшего" в образец 1 из анода, количества вещества X, пришедшего от
катода, и количества вещества М, ушедшего к катоду, т.е,
Л**!= Хмб + Хх**б " Хм*+Q- (Хх + Хм)?0-
ПОСКОЛЬКУ Хх + Ху = ХмХ) то
- Хмх^Й*
122
Масса образца 2 должна остаться неизменной, так как через образец в обоих
направлениях проходит одно и то же количество ионов разного знака.
При прохождений тока через катод и образец 3 на катоде выделяется \UQ
вещества М. На эту же величину уменьшается масса образца 3, Одновременно
в этот образец из образца 2 перейдет Q ионов М +, а обратно ионов Х',
Поэтому
+к) ~ ^м?? - KQ + +Q- М-Q = (Л.м _
Таким образом, по изменению массы образцов и электродов можно определить
парциальные числа переноса ионов. На рис. 111.9.2 приведена диаграмма
изменения массы отдельных частей ЭХЯ для гипотетического кристалла MX
(для которого выполняется условие
" ^х)>
+дт
-Ат
м 1 2 3 К
t>=i I i I I I г I 1 1 1 1 1 ¦
I 1 ¦ 1 J 1 1
ш
шт
/_=1
Рис. /119,2, Диаграмма изменения массы образцов для схемы Тубандта
Тубандтом [2] были изучены числа переноса в РЬС12 с использованием ячейки
Ag | PbClj i РЬС12| PbCl2iPt,
1 2 3
После пропускания тока и разделения ячейки на отдельные компоненты
оказалось, что масса анода уменьшилась на величину, равную количеству
серебра, прошедшего через ку-лонометр. Масса образца 2 не изменилась,
однако масса образца 1 увеличилась на массу AgCl, соответствующую
количеству электричества ?), прошедшему через систему. Масса
123
образца 3 уменьшилась, поскольку из него ушло количество ионов СГ,
соответствующее Q. Опыты Тубандта показали, что в пределах
экспериментальной ошибки и = 0 и t. - 1.
В ряде случаев оказывается, что металл, осажденный на катоде, проникает
внутрь образца и прорастающие дендриты приводят к замыканию электрической
цепи* Во избежание этого эффекта используют "защитные электролиты",
которые препятствуют "закорачиванию" ЭХЯ* В случае с AgCl и AgBr Тубаыдт
использовал таблетки Agl в качестве защитных слоев, поскольку уже было
известно, что Agl является чисто катионным проводником и осаждаемое на
катоде серебро не проникает в йодистое серебро
+ Ag | AgCl | AgCl I AgCl | Agl | Agl [ Pt-.
Ионы серебра, образующиеся при разложении AgCl, проходят через защитный
электролит и выделяются на катоде в виде металлического серебра*
Для веществ, обладающих анионной и катионной проводимостью, необходимо
