Строение области пространственного заряда на биполярной границе и диссоциация молекул воды в биполярной мембране модифицированной соединением хрома(III) - Статья

СТРОЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА НА БИПОЛЯРНОЙ ГРАНИЦЕ И ДИССОЦИАЦИЯ МОЛЕКУЛ ВОДЫ В БИПОЛЯРНОЙ МЕМБРАНЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ СОЕДИНЕНИЕМ ХРОМА(III) Шельдешов Николай ВикторовичСТРОЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА НА БИПОЛЯРНОЙ ГРАНИЦЕ И ДИССОЦИАЦИЯ МОЛЕКУЛ ВОДЫ В БИПОЛЯРНОЙ МЕМБРАНЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ СОЕДИНЕНИЕМ ХРОМА(III) STRUCTURE OF SPACE CHARGE REGION AT BIPOLAR JUNCTION AND DISSOCIATION OF WATER MOLECULES IN BIPOLAR MEMBRANE MODIFIED BY CHROMIUM(III) COMPOUND В статье приводится математическая модель области пространственного заряда биполярной мембраны. Приводятся результаты экспериментального исследования влияния соединения хрома(III) на скорость диссоциации воды в биполярной мембране In the article the mathematical model of the space charge region in the bipolar membrane is considered.Однако определение констант скоростей диссоциации воды в таких мембранах затрудняется отсутствием математических моделей, учитывающих влияние соединений тяжелых металлов на константы скорости диссоциации молекул воды в биполярных мембранах. Целью работы являлась разработка математической модели области пространственного заряда биполярной мембраны, находящейся в водных и водно-органических растворах, в которой диссоциация молекул воды рассматривается не только на ионогенных группах мембраны, но и с участием соединений тяжелых металлов, а также исследование электрохимических свойств биполярной мембраны с каталитической добавкой соединения хрома (III) и проверка стабильности электрохимических характеристик, полученной модифицированной мембраны. В таком случае при протекании через мембрану электрического тока, в таком направлении, что ионы водорода и гидроксила выносятся из области пространственного заряда, в анионообменной части ОПЗ происходит только перенос ионов гидроксила, которые образовались в катионообменной части ОПЗ, и ионов натрия и хлора, а реакцией переноса протона между молекулами воды: H2O H2O H3O OH-, K = 1,8?10-16 моль/л, (1) можно пренебречь. Вклад в диссоциацию молекул воды соединений тяжелых металлов, которые находится в области пространственного заряда, можно учесть, используя реакции (4) и (5): ,(22) где c* - концентрация соединения тяжелого металла, находящегося в области пространственного заряда биполярной мембраны; Благодаря высокой напряженности электрического поля в области пространственного заряда, особенно в области х = 0, особенно высока скорость диссоциации молекул воды, что обеспечивает высокие плотности электрического тока через биполярные мембраны и плотности потока ионов водорода и гидроксила, образующиеся при диссоциации молекул воды.Разработана математическая модель области пространственного заряда биполярной мембраны, находящейся в водных и водно-органических растворах, в которой учтена диссоциация молекул воды и присутствие соединений хрома(III) в мембране. Биполярная мембрана, изготовленная из гетерогенных катионообменной мембраны CM и анионообменной мембраны AMH, в которую введена каталитическая добавка соединения хрома(III), имеет в шесть раза меньшее перенапряжение биполярной области и примерно в 500 раз большую константу скорости диссоциации молекул воды.