Ультразвуковой метод изучения быстрых реакций в растворах. - 6 стр.

где Vω , V0 , V∞ - скорости распространения звука с частотой         и в         ω
предельных случаях очень низких и очень высоких частот, µ - безразмерный
                                                   C
коэффициент поглощения,       λ - длина волны, ωi = 0 C τ . Зависимости V 2 и
                                                       ∞

µ     от   lg ω приведены на рис.1. Величина V 2 проходит через точку перегиба
при   ω = ωi , а µ - через максимум при ω = ωk = ωi V0 V                  .
                                                                      ∞
При прохождении звуковых волн через среду, в которой протекает обратимая
химическая реакция, происходит нарушение равновесия этой реакции и
возникает релаксационный процесс, также приводящий к возникновению
дополнительного поглощения и дисперсии звука.
    Рассмотрим обратимую реакцию, имеющую первый порядок в каждом
направлении:
                                                k   +

                                        A    ⇔  k
                                                         C
                                                                                      (1С)
                                                    −
Пусть х - отклонение концентрации реагента А от равновесной. Легко показать,
что установление равновесия описывается уравнением:
                                     dx
                                 −      = (k + + k − ) x = x
                                     dt                      τ
            1
где τ =             - время релаксации. Приведенная выше теория дисперсии и
       (k + + k − )
поглощения звука в газе с учетом колебательной релаксации формально
применима и для учета влияния на акустические свойства растворов обратимых
                                                             τ
реакций. В этом случае следует в формулах (В) и (9) ' заменить на τ и под V
подразумевать соответствующие скорости звука в растворе.
    Скорость звука в растворах обычно меняется в зависимости от частоты
слабо по сравнению с относительно более сильным изменением коэффициента
поглощения. Поэтому измерения производят по зависимости (9) , которую
можно представить так:
                                     α    ωτk
                                       =                                              (11).
                                     ω 1 + (ωτ ) 2
    Измерения проводятся на растворе MnSO 4 . Известно, что электролитах,
таких, как сульфаты двухвалентных катионов, происходит образование ионных
пар; свободные ионы вследствие процесса диффузии сближаются и образуют
                                                                              −1 −1
ионные пары с константой скорости K 1 = 10 − 10 ( л ⋅ моль с ) . Этот
                                                        10       11

процесс при больших концентрациях приводит к очень малым временам
релаксации. После того, как ионы подошли достаточно близко друг к другу,