Химическая энциклопедия - тензиметрия

(от лат. tensus напряженный, натянутый и греч. metreoизмеряю), совокупность методов измерения давления пара. Существуют прямые и косвенные тензимет-рич. методы. Первые основаны на использовании манометров разл. конструкций, вторые-на исследовании к.-л. св-ва в-ва, к-рое связано с давлением пара. Измеряемыми параметрами в косвенных методах м. б. масса, скорость испарения, оптич. плотность и др.; давление рассчитывают по известным ур-ниям или определяют с помощью предварительно полученных градуировочных кривых.

В зависимости от условий парообразования методы Т. можно разделить на статические, динамические и кинетические (см. табл.). К статическим относят, в частности, методы исследования газофазных и гетерог. равновесии, в к-рых процессы протекают в замкнутом, предварительно вакуумир. объеме (в реакторе). Благодаря этому систему всегда можно привести в состояние термодинамич. равновесия независимо от кинетич. особенностей процессов. Давление пара измеряют манометром, чаще всего U-образной формы, соединенным непосредственно с реактором, нагретым до определенной т-ры. Манометрич. жидкостью может служить ртуть (если манометр находится при комнатной т-ре), а также др. в-ва (напр., расплавленные металлы, соли, оксид бора) в т. наз. изотенископах. Исследования хим. р-ций можно проводить с помощью спирального или мембранного манометра. Тогда давление пара определяют либо по градуировочной кривой, связывающей величину деформации мембраны с давлением пара, либо компенсац. методом.

Наиб. универсальный прямой статич. метод-измерение общего давления пара в замкнутом объеме с помощью мембранного манометра Бурдона, используемого как нуль-прибор в компенсац. схеме (см. рис.). Датчиком давления служит чувствит. деформируемая мембрана 3, разделяющая реакц. и компенсац. объемы (на рис. изображена мембрана серповидной формы, обеспечивающая высокую чувствительность прибора). Исследуемое в-во 1 через трубку 8 загружают в реакц. камеру известного объема, откачивают воздух, перепаивают под вакуумом в точке 9, помещают в печь и нагревают до нужной т-ры, измеряемой в неск. точках. Реакц. объем находится в изотермич. условиях. В-во полностью (ненасыщ, пар) или частично (насыщ. пар) испаряется. Создаваемое в камере давление деформирует мембрану 3, вследствие чего припаянный к ней шток 4 отклоняется. Если в компенсац. камеру через трубку 7 ввести инертный газ под давлением, равным давлению пара исследуемого в-ва, то шток 4 возвратится в исходное положение, фиксируемое по указателю 5. Давление компенсирующего газа измеряют независимо, обычно ртутным манометром.

Таким способом можно определять давление насыщ. и нена-сыщ. паров в широком интервале т-р (до 900 °С в кварцевой аппаратуре).

Схема манометра Бурдона: 1-исследуемое в-во; 2-"карманы" для термопар; 3 серповидная мембрана; 4-шток; 5-указатель нулевого положения; 6-к вакуумной системе; 7-напуск компенсирующего газа; 8-трубка для загрузки образца; 9-место перепайки под вакуумом.

К статич. методам относят также оптический, весовой и метод точки росы. Оптич. метод основан на законе Бугера Ламберта Бера (см. Абсорбционная спектроскопия), описывающем зависимость интенсивности монохро-матич. излучения, прошедшего через кювету с исследуемым в-вом (в парообразном состоянии), от концентрации последнего, к-рая связана с давлением пара. Весовым методом давление пара pопределяют по массе тиспарившегося в-ва: p= mRT/MV, где М-мол. масса изучаемого в-ва, V- объем пара, R-универсальная газовая постоянная, Т-абс. т-ра. Метод точки росы основан на фиксации т-ры начала конденсации летучего компонента смеси на холодной пов-сти реактора. Давление пара при этом вычисляют из справочных данных по температурной зависимости давления насыщ. пара чистого летучего компонента.

В динамических методах испарение конденсир. фазы происходит в открытой системе, через к-рую пропускают инертный или реагирующий с исследуемым в-вом газ. В методе потока давление пара рассчитывают, как и в весовом методе, по кол-ву испарившегося (или прореагировавшего) в-ва. В методе точек кипения измеряют скорость испарения в-ва в зависимости от т-ры при p Чconst (изобарич. вариант) или от давления при Т=const (изотермич. вариант). Поскольку в момент начала кипения, когда давление насыщ. пара в-ва становится равным давлению в окружающей среде, скорость испарения резко возрастает, по полученным кривым можно определить давление насыщ. пара при т-ре кипения.