Реферат: Термоиндикаторы. Обзор - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Термоиндикаторы. Обзор

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 624 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

2.Литературный обз ор. Роль температу рных и тепловых измерен ий настолько в елика , что в настоящее время без них н е может обойтись практически ни одна обла сть знаний , ни одна отрасль промышленности. Каждый из существующих способов измерения температуры имеет свои достоинства и нед остатки , поэтому выбор того или иного метода зависит от целей и конкретных у словий измерения . Например , измерение температуры с помощью термоэлектрических термометров соп ротивления , нашедшее наиболее широкое применение , несмотря на надежность и высокую точност ь , не всегда позволяет получить т ребуемую информацию о температуре объекта . В частности , когда необходимо определить температуру не в отдельной точке , а ее распределение по поверхности для установления участков с большим градиентом температуры , термометры термоэлектрические и сопротивлен и я не пригодны . Часто требуется определить температуру таких деталей , на ко торых невозможно установить термометры или эт о сопряжено с большими трудностями (внутри сложных агрегатов , на вращающихся деталях , н а больших поверхностях , на тонкостенных детал ях и т.д .). Наконец , даже при изме рении в легкодоступных зонах целесообразнее и спользовать какой-либо менее трудоемкий метод измерения температуры. Цветовые термоиндикаторы являются одним и з перспективных средств не только регистрации , но и измерения температур ы . К так им термоиндикаторам относятся вещества , обладающи е способностью резко изменять свой цвет п ри определенной температуре , называемой температу рой перехода . Применение термочувствительных покр ытий особенно эффективно для исследования рас пределения тем п ературы в печах ра зличного назначения , в том числе для обжиг а породы в производстве минеральных удобрений , в газовых и паровых турбинах и т.п . Основными потребителями являются промышленность стройматериалов , производство минеральных удобрени й , турбостроен и е , электронная и ав иационная промышленности . Наибольший интерес пред ставляют многопозиционные цветовые термоиндикаторы . Патентные исследования с глубиной поиска 20 лет показали , что ведущими странами в разр аботке термоиндикаторов являются Великобритания, США , Франция , Германия , Япония . Обна ружено , что патентов на многопозиционные терм оиндикаторы , которые служат для контроля темп ературных полей , не существует . Имеются патент ы Германии , Великобритании , США на термоиндика торы , имеющие один цветовой переход , к оторые нельзя использовать для контроля температурных полей , а лишь для определен ия температуры в конкретной точке . 2.1.Основные сведе ния о цветовых термоиндикаторах. 2.1.1.Классификация термоиндикаторов. Современные термоиндикаторы обладают большим разнообразием различающихся признаков . Классификация облегчает выбор нео бходимого термоиндикатора. В основу п оложены следующие признаки : 1)принцип действия ; 2)вид (форма ); 3)физико-химические превращения , обуславливающие цвет ; 4)количество темпера турных переходов ; 5)зависимость цветоизменения от условия нагрева ; 6)точность измерения температуры ; В таблице 1 приведена классификация термои ндикаторов. По принципу действия термоиндикаторы подр азделяются на 4 основных типа : термохимические индикаторы , те рмоиндикаторы плавления , жидкокр исталлические термоиндикаторы и люминесцентные т ермоиндикаторы. Термохимические термоиндикаторы - это сложные вещества , которые при достижении определенно й температуры резко изменяют свой цвет за счет химического взаимодейст вия компонен тов. Термоиндикаторы плавления изменяют свой цвет в результате плавления одного или нескольких компонентов , имеющих строго определенные температуры пла вления. Жидкокристаллич еские термоиндикаторы в определенном интервале температур переходят в жидкокристаллическое состояние , обладающее свойством при незначит ельном изменении температуры так изменять сво ю структуру , что падающий на них луч с вета разлагается и отражается с изменением цвета . При этом переходы твердых кристаллов в жидкие и жидких в изотропны й расплав являются фазовыми переходами первог о рода. Таблица 1. Классификация термоиндикаторов Цветовые термоиндикаторы ТИП термохимичес- кие плавления жидко- кристалличес-кие люминесцентные ВИД · порошок · краска · паста · лак · карандаш · таблетка · порошок · краска · паста · лак · карандаш · таблетка · порошок · краска · порошок · краска · паста · лак · карандаш · таблетка ГРУППА Ё обратимые Ё необратимые Ё квазиобра-тимые Ё необрати-мые Ё обратимые Ё обратимые ДИАПОЗОН, ° C 50-1130 35-1350 -12-247 -200-1000 ОТН.ПОГР .,% 2,5-10 0,5-2,5 0,1-2 0,5-2 КОЛИЧЕСТВО ЦВЕТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ один или несколько один цветовой переход неограничен- ное количество один или несколько ЗАВИСИМОСТЬ ОТ УСЛОВИЙ НАГРЕВА зависимые независ имые зависимые зав исимые Люминесцентные термоиндикаторы - это разновидность люминофоров , которые в з ависимости от температуры изменяют либо яркос ть , либо цвет свечения. По своим физико-химическим превращениям т ермоиндикаторы подразделяются на три группы : обратимые , необра тимые и квазиобратимые. К обратимым относятся термоиндикаторы , ко торые изменяя цвет при нагревании до темп ературы перехода или выше ее , восстанавливают первоначальную окраску при понижении темпера туры ниже критической. Необратимыми являются такие , в которы х при нагревании происходят необратимые процессы (химические или физические ), в ре зультате чего первоначальный цвет после после дующего охлаждения не восстанавливается. Квазиобратимыми называют термоиндикаторы , кот орые , изменяя свой цвет при нагревании до т емпературы перехода или выше , восста навливают его при последующем понижении темпе ратуры постепенно под действием влаги . Они могут применяться многократно. 2.1.2. Ассортимент и важнейшие характеристики термоиндикаторных веществ . Термоиндикаторные вещес тва выпускают более 20 зарубежных фирм , однако , лишь немногие из них являются многопозиционными . Все он и обратимо и необратимо изменяют свой цве т при нагревании в интервале температур 62-1097 ° С с числом переходов от 3 до 11 (т аблица 2). Максимальным числом цветовых переходов об ладают термоиндикаторные вещества фирмы “Калокол ор ” (Германия ), ТР -5, ТР -8 ( “ Роллс-ройс ” ), С -3 ( “ Термогр афик ” ). Наибольшая равномерность температурных интер валов между температурами цветовых переходов присуща термоиндикаторному веществу Е -106 ( “ Термоин декс ” ). Термоиндикаторное вещество " Калоколор " (Германия ) плавно изменяет свой цвет от светло-коричнев ого до светло-серого в интервале темпе ратур от 117 ° С до 447 ° С . В этом температурном интервал е выделены 12 различимых глазом цветовых зон , имеющие температурные интервалы 20-50 ° С. Состав и способ изготовления термоиндикат орных веществ фирмами не указывается , поэтому воспроизвести их в большинстве случаев н евозможно. Лучшие зарубежные термокраски ТР -5, ТР -8 и С -3 фирм “ Роллс - Ро йс ” и “ Термографик ” (Великобритани я ), имеющие по 7-8 цветовых переходов в интер вале 417-1067 ° С практичес ки не импортируется не только из-за нехватки валюты , но и вви ду возможности их применения для передовых областей техники (разработка изделий электронно й техники , авиационных газотурбинных двигателей и т.п .). Отечественные многопозиционные термоиндикаторы ( таблица 3), разработанные в РХТУ им . Д.М . Менделеева , имеют от 6 до 12 цветовых перехо дов при 50-975 ° С и выпускались ранее заводом “ Эмитрон ” (г. Мо сква ) и в Ленинграде . В настоящее время их выпуск прекращен. Таблица 2. Характеристики цветовых многопозиционных термоиндикаторных веществ зарубежного произв одства № Торговая или фирменная марка Диапазон измеряемых температур Число цветовых переходов “ Роллс-Ройс ” (Великобритания ) 1 ТР -5 517-1067 7 2 ТР -8 417-907 7 “ Термографик ” (Великоб ритания ) 3 С -2 397-577 3 4 С -3 447-1097 8 5 № 1(Gas Turbine Paint) 597-1067 8 6 ТР -7 577-1007 6 “ Термоиндекс ” (США ) 7 G-69 147-307 3 8 E-94 152-337 3 9 B-80 177-282 3 10 E-106 202-332 5 11 E-6 282-437 4 12 E-59 397-557 3 13 G-6 407-797 4 “ Термоколор ” (США ) 14 2830/30 62-217 3 15 415/610 142-337 3 16 2830/33 172-337 3 17 2830/31 417-817 3 18 2830/40 62-337 4 19 2830/41 62-337 4 Фирма “ BASF ” 20 4202-700 800 ЧССР 417-817 4 21 PO 4 (Co(NH 3 ) 6 ) ПНР 217-347 3 22 Ni(C 2 H 5 N) 4 (CNS) 2 132-337 3 23 Kalocolor (Германия ) 117-447 11 Необратимые ТИ краски “ Термопейнт ” (Япония ) 24 Ni(CNS) 2 (C 2 H 5 N) 4 127-337 3 25 смесь карбоната кадмия с серой (2:1) 272-407 3 26 смесь карбо ната кадмия с тиомочев иной 367-447 3 Таблица 3. Характеристики отечественных цветовых многопозиционных термоиндик аторов № Марка Диапазон измеряемых температур Число цветовых переходов Термокраски (Ленинград ) 1 № 1 497-997 6 2 № 2 297-797 6 3 ТХИ -1 70-725 8 4 ТХИ -1-М 1 71-670 12 5 ТХИ -1-М 2 95-725 7 6 ТХИ -46 50-920 8 7 ТХИ -46-2М 100-915 9 8 ТХИ -48 50-975 10 9 ТХИ -48-2М 100-960 11 10 ТХИ -53 120-420 6 2.1.3.Применение термоиндикаторных веществ и требования к ним. Термоиндикаторные вещества п рименяются во многих отрас лях народного хозяйства для индикации темпера тур и метрирования температурных полей поверх ностей объектов , например , при доводке узлов и деталей , контроле оптимальных температур термообработки , закалки , определении перегревов об о р удования и т.д. В зависимости от условий и целей исследования применяют цветовые , структурные и газовыделяющие ТИВ. При измерении температуры на поверхности печей , камер сгорания , поверхности сопловых и рабочих лопаток газотурбинных двигателей и т.д ., факт ически требуется не измер ение температур в отдельных точках , а расп ределение температур по поверхности . В этом случае однопозиционные ТИВ становятся практиче ски непригодными . Визуализацию температурных поле й могут обеспечить лишь многопозиционные ЦТИВ , ко т орые имеют несколько критичес ких температур в достаточно широком температу рном интервале , или плавно меняют свой цве т в зависимости от температуры . Термоиндикато рные вещества фирмы “ Калоколор ” имеют 12 цветовы х зон , “ Термогра - фик ” -8, “ Роллс-Ройс ” - 7 критических темпера тур . В зависимости от условий применения и спользуют обратимые , необратимые или квазиобратим ые термоиндикаторные вещества . Обратимые применяю тся , когда необходимо непосредственно наблюдать температурное поле в процессе нагрева . Обра тимые ЦТИВ можно применя ть при темпер атурах до 497-527 ° С [1], поскольку при более высоких температурах цвет термоиндикаторных веществ может маскироваться собственным тепловым излучен ием . Необратимые и квазиобратимые ЦТИВ примен яются в случае , когда необходимо исследо вание температурных полей в труднодоступных м естах . Необратимые многопозиционные ЦТИВ № 1, № 2 (Россия ), ТР -5 и ТР -8 ( “ Роллс-Ройс ” ), С -3 и № 1( “ Термографик ” ) разработаны специально для иссле дования газотурбинных двигателей. С практической точки зрения важно , чтобы температуры цве товых переходов не зависели от условий на грева . Примера ми таких ТИВ являются од нопозиционные термоиндикаторы плавления . Для таки х типов ТИВ критические температуры зависят от времени индикации , давления и других особых условий . С целью исключения ошибок в измерении температуры необходимо пользоват ься градуиро в очными кривыми . Большое влияние на температуры цветовых переходов ЦТИВ оказывает среда . Так , термоиндикаторные вещества “ Термоколор ” (Германия ) приодны для применения в среде в одяного пара . Некоторые из этих ТИВ дают устойчивые по казания в атмосфере углекислого газа (до 50%) и сер оводорода (до 2 объем .%). В средах оксида серы (IV) SO 2 и аммиака NH 3 успешно применяются карандаши “ Термохром ” [12]. Термоиндикат орные вещества фирмы “ Детектотемп ” и таблетки серии “ R ” фирмы Helling можно использовать в восстановительных средах. Термоиндикаторные вещества выпускаются в различных форма : карандаши , таблетки , термоиндикато рные устройства (этикетки и т.д .), краски , по рошки . При этом выбор той ил и иной формы определяется целью и задачами изме рения. Вышеизложенное о цветовых термоиндикаторных веществах позволяет сформулировать общие тре бования ним : 1. Максимальное число к ритических температур в интересующем температурн ом интервале. 2. Высокотемпе ратурные ЦТИВ должны иметь необратимые переходы. 3. Цветовые переходы до лжны быть четкими , а цвета цветовых зон - контрастными. 4. Критические температуры ЦТИВ должны быть либо независимы от режима нагрева и количественного и качественн ого состава окружа ющей среды , либо эти зависимости должны быть повторяющимися в пределах , по крайней мере , одной партии вещества. 5. Не должны взаимодейс твовать с материалом , в контакте с которым они находятся. Эти требования показывают , что в настоящее время наиболе е целе сообразна разработка многопозиционных ТИВ . Известно , что цвет веществ обусловлен электронными переходами в атомах между термам и , причем окрашены те вещества , атомы кото рых переходят в возбужденное состояние при поглощении энергии 150-300 кДж /моль . Ванадий с одержащие соединения активно изменяют свою ок раску в зависимости от температуры и усло вий окружающей среды вследствие изменения кон фигурации электронной оболочки ванадиевых ионов. Этим требованиям удовлетворяют ванадийсодерж ащие соединения , в частности , в анадиевые катализаторы и их отходы . Отходы производст ва ванадиевых катализаторов являются перспективн ыми материалами , благодаря не только наличию ванадиевого компонента , но и наличию проч ных высокотемпературных силикатных носителей (диа томит и др .), имеющ и х высокие а дгезионные свойства на поверхности различных материалов. Указанное позволяет предположить перспективн ость использования ванадиевых катализаторов и их отходов для получения на их основе многопозиционных цветовых термоиндикаторов , имею щих широкие пределы температурной индикации и большое число контрастных цветовых пер еходов. 2.2.Сернокислотные ванадиевые катализаторы. Основное колич ество серной кислоты , главным потребителем ко торой является производство минеральных удобрени й , вырабатывается конта ктным способом . Эфф ективность этого процесса зависит как от выбора оптимальных условий проведения реакции окисления SO 2 на основе знания ее кинетики , так и от качества используемых ванадиевых катализ аторов . Сернокислотные ванадиевые катализаторы ра ботают в широком интервале температур и концентраций реагирующих компонентов . Практика работы контактных аппаратов показала , что у меньшение активности ванадиевых катализаторов в процессе эксплуатации происходит как в в осстановительной , так и в окислительной среда х , особенно при относительно низких температурах . Следует полагать , что инактивац ия катализаторов обусловлена изменением фазового состава ее агрегатного состояния активного компонента . В связи с этим было предп ринято физико-химическое исследование систем , м оделирующих активный компонент , а также образцов опытных и промышленных ката лизаторов. 2.2.1.Свойства и состав активного компонента сернокислотных ван адиевых катализаторов . Основные выводы относительно состава и свойств каталитически активного в услов иях сернокислотного катализа ве щества были сделаны как на основании физи ко-химических исследований свойств активного комп онента и модельных систем , так и в рез ультате изучения кинетики каталитической реакции окисления SO 2 и стационарного состава ванадиевых катализаторов. Активные компонент в технологическом проц ессе находится в расплавленном состоянии и исследовать его структуру сложно . Изучение системы K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 , которая моде лирует активный компонент ванадиевого катализато ра окисления SO 2 , дает некотор ые сведения о предполагаемом присутствии тех или иных подвижных функциональных группировок в расплав е , которые в кристаллическом состоянии соедин ений находятся в упорядоченном состоянии . Так им образом , результаты проведенных исследований модельной системы K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 дают основание предполагать , что активный компонент ванадиевых катализаторов в условиях реакции окисления SO 2 представляет собой раствор сульфованадатов калия в приросульфате калия. 2.2.2.Система K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5. Система K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 , которая м оделирует активный компонент ванадиевого катализатора окисления диоксида серы исследовалась неоднократно [ 3,5,6,10,15 ] . При изучении химического взаимодействия в систем е K 2 S 2 O 7 - V 2 O 5 до температу ры 1273 К и соотношениях исходных фаз 1:6, 1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1, 6:1 иракскими учеными [ 20 ] установлено образование K 3 VO 8 , KV(SO 4 ) 2 , K 3 V 5 O 14 , K 4 V 10 O 27 , а такж е некоторых неидентифицированных фаз . Пок азано , что в присутствии значительного избытк а V 2 O 5 начальная температура разложения K 2 S 2 O 8 понижается по сравнению с тем пературой для чистой индивидуальной соли , соо тветственно , с 455 до 433 К . Понижение температур ы разложения объяснено взаимодействием ме жду V 2 O 5 и пиро ксогруппой иона персульфата : K 2 S 2 O 8 ® K 2 S 2 O 7 + 1/2 O 2 В образцах , нагретых до 683 К , установлено наличие неизвес тного калийсульфатного комплекса ванадиум (V), обладающег о каталитическим действием. На основании физико-химического анализа с истемы K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 установлено , что активный компонент ванадиевых катализаторов представляет собой расплав пиросульфованадата калия в пиросульфате калия [ 5, 6 ] . Боресковым с сотрудниками [ 3 ] исследована диаграмма плавкости данной системы , обнаружено два соединения , обр азующихся при соотношении исходных компонентов , равных 6:1 и 1,25:1 и указана возможность сущ ествования соединения 3:1. Более обоснованные сведен ия о фазовом составе рассматриваемой системы получены в последнее время [ 10,15,20 ] . Авторами [ 10,7,9 ] построена диаграмма состояния системы K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 (рис . 1). В системе K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 отмечено образование трех соедин ений 3:1, 2:1 и 1:1 K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 , разлагающихся по перетектическим реакциям . При те мпер атурах 588, 638 и 678 К . Реакции образования соединений 2:1 и 1:1 протекают через промежуточные стадии образования соединений 3:1 и 2:1 по схеме : K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 523-588 К K 2 S 2 O 7 · 1/3V 2 O 5 + V 2 O 5 588-638 К K 2 S 2 O 7 · 1/2V 2 O 5 638-663 К K 2 S 2 O 7 · 1V 2 O 5 Эвтектика при 90 мол .% K 2 S 2 O 7 плавится при температуре 563К . Э ндотермические эффекты при 458 К связаны с о братимым полиморфном п ревращением соединения 3K 2 S 2 O 7 · 1V 2 O 5 , Рис .1 Диаграмма состояния системы K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 . I. -K 2 S 2 O 7 II. - 3K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 III. - 2K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 IV. - K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 V.-V 2 O 5 которое подтв ержде но результатами высокотемпературных рен тгеновских измерений . Эндотермические эффекты в концентрационной области 85-100 мол .% K 2 S 2 O 7 при температуре 478 и 598 К связан ы с полиморфным превращением пиросульфата кал ия [ 2 1,22 ] . При нагревании до 678 К все исследуем ые образцы не обнаруживают заметной потере в весе . При плавлении однофазных образцов 3:1, 2:1, 1:1 происходит их полное разложение. В результате индицирования линий рентгено граммы соедине ния состава 1:1 определены параметры его ромбиче ской ячейки : а =14,77А , b=25,34А , с =13,19А , z=15, р выч. =2,20г /см 3 , р эксп. =г / см 3 [ 7 ] . Соединение K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 кристал лизуется в ромбическо й сингонии и имеет элементарную ячейку , пр оизводную от гексагональной или тригональной . Число формульных единиц z=15 нахо дится в согласи и с производностью стр уктуры от гексагональной или тригональной син гонии. Структуры всех трех соединений составов 1:1, 2:1, 3:1, существующих в системе K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 , являются производными от структу ры K 2 S 2 O 7 . Кристаллохимичес кое сочетание солеобразного сое динения K 2 S 2 O 7 и оксидного V 2 O 5 представляет определенный интерес . Высокое значение объем а , приходящегося на один атом кислорода V o =27,42 А для K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 , свидетельствует о разреженности структуры . В более компак тных структурах K 2 S 2 O 7 и V 2 O 5 объем , прихо дящейся на од ин атом кислорода , составляет соответственно 23,4 и 17,9 А [ 19 ] . Кажущееся несоответствие числа формульных единицу z=15 (30 атомов K, S, V и 180 атомов О ) и во зможных кратностей в ро мбической сингонии 1,2,4,8,16,32 может , в частности , объясняться неполной заселенностью атомами соответствующих равноценн ых позиций . В этом случае количество атомо в будет меньше количества позиций . Неполное статическое заполнение приводит к образованию в структуре вакансий и пустот , делая ее разреженной и подвижной . Это м ожет ухудшать качество кристаллов и приводить к аморфизации соединения K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 при температурах , близких к т емпературам плавления. В концентрационном интервале 70-90 мол .% K 2 S 2 O 7 пере ход соединений 1:1, 2:1 и 3:1 из твердого состояния в жидкое может идти с сохранением ближнего порядка [ 15 ] . Такое плавление в концентрационном инт ервале 70-90 мол .% K 2 S 2 O 7 предполагает сохранение функцио нальных группировок катионов и анионов , соста вляющих структуру соединений . Этот концентрационн ые интервал (от 2,3:1 до 9:1 мольных отношений K 2 S 2 O 7 :V 2 O 5 ) представляет интерес в технологии приготовления активного компонента при окислении SO 2 в SO 3 . Активный компонент катализатора в техноло гическом процессе находится в расплавленном с остоянии и исследовать его структуру не п редставляется возможным . Изучение низкотемпературных кристаллических фаз соединений 1:1, 2:1, 3:1 может дат ь некоторые сведения о предполагаемом п рисутствии тех или иных подвижных функциональ ных группировок в расплаве , которые в крис таллическом состоянии соединений находятся в упорядочном состоянии . В работе [ 9 ] Глазыриным на основании данных ИК-спектроскопии установлен а природа соединений как сульфатпиросульфатов калия , так и диоксованадия . Авторами [ 23 ] система K 2 S 2 O 7 -V 2 O 5 исследовалась при соотношении от 0 до 5 методами ЯМ Р . В системе образуются по крайней мере два состояния V 5+ , отличающиеся структурой ближайшего порядка (ближайшего окружения ). Для первого состояния сохраняется полиядерная структура с большим искажением локального окружения по сравнению с V 2 O 5 . Для второго состояния ближайшее окружение ванадия существенно иное , чем в V 2 O 5 , и характе ризуется большей плотностью связи ванадий-кислоро д. 2.3 Индикаторы . Их состав и свойства. Индикаторы (от латинского indicator-указатель ), химические вещества , изме н яющие окраску , люминесценцию или образую щие осадок при изменении концентрации какого- либо компонента в растворе . Указывают на о пределенное состояние системы или на момент достижения этого состояния. Различают обратимые и необратимые индикат оры . Изменение о краски первых при изме нении состояния системы (например , фенолфталеина при изменении рН среды ) может быть повт орено многократно . Необратимые индикаторы подверг аются необратимым химическим превращениям , наприм ер , азосоединения при окислении ионами BrO 3 - ра зрушаются . Индикаторы , котор ые вводят в исследуемый раствор , называют внутренними , в отличие от внешних , реакцию с которыми проводят вне анализируемой смеси . В последнем случае одну или несколько капель анализируемого раствора помещают на бумажку , пропита н ную индикатором , ил и смешивают их на белой фарфоровой пласти нке с каплей индикатора. Индикаторы применяют чаще всего для установления конца какой-либо химической реакци и , главным образом конечной точки титрования . В соответствии с титрометрическими метода ми различают кислотно-основные , адсорбционные , окислительно-восстановительные и комплексонометричес кие индикаторы. Кислотно-основные индикаторы представляют соб ой растворимые органические соединения , которые меняют свой цвет или люминесценцию в з ависимости от концентрации ионов Н +(рН среды ). Применяются для установления конца р еакций , если в ней участвуют ионы Н +, а также для колориметрического определения рН водных растворов . Причина изменения цвета индикаторов в том , что присоединение или отдача протонов его молекулами связ аны с заменой одних хромофорных групп дру гими или с появлением новых хромофорных г рупп. Индикаторы бывают с одной или двумя окрашенными формами ; такие индикаторы называют соответственно одноцветными и двухцветными . Наиболее четкое измене ние окраски наблюда лось бы у тех индикаторов , кислотная и основная форма которых окрашены в дополнит ельные цвета . Однако , таких индикаторов не существует . Поэтому , добавляя краситель , изменяют соответствующим образом окраски обеих форм . Подобного эффекта м ожно добиться , если использовать смесь двух индикаторов , ц вета которых дополняют друг друга . Такие и ндикаторы называют смешанными . Смеси индикаторов , которые непрерывно изм еняют свой цвет во всей области значений рН от 1 до 14, называют универсальными . Их используют для приблизительной оценки рН растворов. В качестве кислотно-основных индикаторов используют также люминесцентные индикаторы , меняю щие свой цвет и интенсивность флуоресценции в зависимости от рН и позволяющие ти тровать сильно окрашенные и мутны е ра створы. Адсорбционные индикаторы , вещества , способные адсорбироваться на поверхности осадка и менять при этом окраску или интенсивность люминесценции . Эти индикаторы , как правило , обратимы и используются в осадительном титров ании . В первую очередь осад ком адсорби руются ионы , идентичные тем , которые входят в состав самого осадка , после чего адсо рбируется индикатор . В качестве адсорбционных индикаторов применяются также некоторые кислотно-основные , оки слительно-восстановительные и комплексонометрические индикаторы , свойства которых в адсорбиров анном состоянии зависят от природы и конц ентрации ионов на поверхности осадка . Окислительно-восстановительные индикаторы - вещества , способные изменять окраску в зависи мости от окислительно-восстановительного потен циала раствора . Применяют для установлени я конечной точки титрования окислительно-восстано вительного титрования и для колориметрического определения окислительно-восстановительного потенциала . Такими индикаторами служат , как правило , вещества которые сами подвергаются ок ислению или восстановлению , причем окисленная (In Ox ) и восстано вительная (In Red ) ф ормы имеют разные окраски. Комплексонометрические индикаторы-вещества , об раз ующие с ионами металлов окрашенные комплексы , по цвету отличающиеся от самих индика торов . Применяются для установления конеч ной точки титрования в комплексонометрии [ 18 ] . 2.3.1.Крезоловый кра сный. О-Крезолсудльфофталеин ;брутто-формула C 21 H 15 O 5 S; молекулярная ма сса -382,4. Зелены е блестящие кристаллы , в рас тертом состоянии - красновато-коричневые порошок . Л егко растворяется в спирте и разбавленных растворах едких щелочей , в воде растворяетс я слабо . Кислотно-основной индикатор . Крезоловый красный имеет 2 интервала перехода : первый находится в пределах от рН 0,2 (к рас ный ) до рН 1,8 (желтый ), второй - от рН 7 (желтый ) до рН 8,8 (пурпурный ) [ 13 ] . 2.3.2.Ализариновый красный С. Натриевая соль 9,10-дигидро -3,4-дигидр окси -9,10-диоксо -2-антрацинсуль фокислоты . Молекулярная масса - 360,28. Оранжево-желтое ве щество . Температура плавления -300° C. Растворяется в воде , этаноле , нерастворим в бензоле , б ензине , хлороформе . В водных растворах рК a для ализаринового красного и его однозарядного иона составляют , соответственно , 5,5 и 9,5; l =423 нм . Получают сульфированием ализарина . Ализариновый к расный является реагентом для фотометрического определения Ai, Sc, Y и F - . Адс орбционный индикатор для аргент ометрического определения CNS - (переход окраски от желтой к красной ); кислотно-основной индикатор для тетром етрического определения Zn, Th, Sc, Y (переход окраски от красной к желтой ). [ 18 ] 2.3.3.Нейтральный кр асный. Нейтральный красн ый или толуидиновый красный является производ ным азина : 3-амион -6-диметиламино -2-метилфеназингидрох лоридом . Молекулярная масса 288,8. Брутто-формула : C 15 H 16 N 4 Ч HCl. Серовато-черный пор ошок , легко растворяется в воде и спирте . В водном растворе краситель имеет малино во-красный цвет , а в спиртовом растворе - фу ксиново-красный . Интервал перехода от рН 6,8 (сине вато-красный ) до рН 8 (оранжево-желты й ) [ 13 ] . 2.3.4.Малахитовый зе леный. Блестящие темно-зеленые кристаллы раствор имы в воде и в этаноле . Получают конде нсацией банзальдегида с диметиланилином в при сутствии НС I c последующим окислением лекоосн ования и обработкой образующегося соединения щавелевой кислотой. Кислотно-основный индикатор (в водной сред е при рН =0.1-2.0 переход окраски от желтой к зеленовато-голубой , при рН =11.6-13.6 от зеленовато-г олубой к бесцветной вневодный-к голубой ). Реагент для экстракционно-фотометрического опреднлен ия Т i(IV) в присутствии n-хлорминдальной кислоты при рН =3.0 в среде хлорбензола при соотно шении М.З .: Ti(2:1). Используется для косвенного опред еления P, W, сульфитов,как реактивов в микробиоло г ии , а также как трриарилметановый краситель . Выпускают в виде хлорида (рис .2.2) и оксалата (C 23 H 25 N 2 ) 2 +2HC 2 O 4 -H 2 C 2 O 4 [15]. 2.3.5.Метиловый оран жевый. (n-(n диметиламинофенилазо ) бензосульфонат натрия , гелиантин ) Оранжево-желтые крист аллы , раствор имые в воде , но нераствор имые в спирте. Получают азосочетанием диазотированной сульф аниловой кислоты с диметиламином . Кислотный ж елтый краситель , непригодный из-за чувствительност и к кислотам для окрашивания каких-либо ма териалов , но являющийся благодаря этому одним из важнейших кислотно-основных индикаторов.П ри подкислении до рН =3.1 окраски из желтой переходит в оранжевую в результате образов ания соли , строение которой отвечает гидразно й форме : Метиловый оранжевый относится к группе азоаренов . Азоарен ы и их производные являются окрашенными с оединениями : желтыми , красными , синими и другим и. Молекулы азоаренов содержат большую сопря женную систему и , кроме того , неполярные э лектронные пары на атомах азота. Азоарены поглощают в УФ и видимой части света. Хи мическое поведение азоаренов опреде ляется присутствием азогруппы-двойной связи N=N и неподеленной электронной парой. Они являются очень слабыми основаниями . В аминоазоренах протонируется азогруппа. Протонированные аминоазоарены интенсивно пог лощают в видим ой части спектра , при этом по сравнению с поглощением непротонир ованных соединений происходит сдвиг максимальног о поглощения в длинноволновую область на 100-150 нм - батохромный сдвиг . Поэтому при подкислен ии растворов аминоаренов наблюдается изменение цв е та : желтый переходит в красн ый , красный в синий. Некоторые аминоазоарены применяются в кач естве кислотноосновных индикаторов – метиловый оранжевый , конго красный. 2.3.6.Ализариновый ж елтый. (протравной желтый , салицил желтый , натриевая соль 5-[( 3- нитро фенил )азо ]салициловой кислоты ). Желтые кристаллы ; растворяются в воде и этиловом спирте . Кислотно-основный индикатор ( переход окраски от желтой к коричневой при рН =10.0-12.1). 2.4.Проблемы колор иметрии. Проблема точной характеристики цвета возникла давно. Цвет является важнейшей характеристикой в о многих отраслях промышленности ( текстильная , полиграфическая , кино - и фото - архитектура и др .). В связи с научно-технической революци ей прежние методы качественной характеристики цвета становятся неудобными , а во мно гих случаях даже неприемлемыми . Система харак теристики цвета ( если ее можно назвать сис темой ), которой мы пользуемся в повседневной жизни , не подвергалась почти никаким измене ниям за исторически длительный промежуток вре мени . Нескольк о цветов имеют собстве нные названия на большинстве языков ( белый , серый , черный , коричневый , спектральные цвета ), другие цвета , несущие собственные названия из древности , не имеют аналогов в разных языках или не требуют коррекции при переводе . Еще одна гру п па цветов определяется либо названием предмета , обычно имеющего этот цвет (песочный , оливковый , б русничный ), либо названием красителя (пурпурный , индиго ). Большое количество цветов появилось в средневековой Европе , многие из них с охранились по сей день (борд о , бе ж , само , перванш ). Остальные цвета описываются сочетанием цветов (желто-зеленый , иссиня-черный ) с добавлением определений (темный , светлый , глубокий , яркий , тусклый ) [33]. Эта система длитель ное время удовлетворяла потребностям общества в оценке цвета , х отя и страдал а явной неполнотой (одну и туже характерис тику имеет ряд оттенков , ясно различимых ч еловеческим глазом ). Точно описать цвет с ее помощью практически не возможно. Предпринимались неоднократные попытки упоряд очить эту систему характеристики цвета , издавались атласы цветов [34], часто настолько бо льшие , что пользоваться ими было неудобно . Создавались правила построения словесных характе ристик [35] с целью исключения дублирования терм инов и различных их толкований , но в к онечном счете возникла необ х одимость определять цвет количественно , одновременно возникла необходимость измерять эти количественн ые характеристики инструментально , так как то чность определения цвета человеком зависит от многих факторов : освещения , размера образца , цвета фона , личнос т и наблюдателя . Последний фактор в отличие от первых с тандартизировать не представляется возможным . В лучшем случае требуется количество наблюдателе й достаточно большое , чтобы результаты опреде лений могли быть подвергнуты статической обра ботке [36]. Это ус л ожняет процесс впл оть до полной его непригодности в промышл енности . Делались попытки описать цвет рецепт урных красок , но метод не применялся из-за сильной зависимости получаемого цвета от качества исходных компонентов [35]. Ситуация несколько упростилась , когда было научно доказано , что человеческий глаз реагирует на три основных цвета , а ос тальные цвета воспринимаются как синтетически [37],[38]. Рецепторы имеют типы чувствительности в красной , зеленой и синей области . Кроме того , имеются рецепторы , реагиру ющие на свет независимо от спектра – ахроматиче ские. Реальная картина с оставляется из суммы сигналов , посылаемых эти ми аффектами. Таким образом , цв ет может быть представлен при помощи трех составляющих . Яркость цвета оказалась пропор циональной абсолютному значению суммарной я ркости трех источников , участвующих в синтезе данного цвет [39]. Насыщенность цвета предполагалось выразить через отношение яркост и цвета к яркости источника белого света , свет которого добавляется к синтезируемому цвету , это заставлял о вводить дополни тельно к трем эталонным цветам еще один – белый (черный ) [40]. В некоторых исследования х насыщенность цвета выражается через полушир ину пика на спектрограмме , но в случае исследования цвета , составленного из двух и более двух этот метод ок а зыв ается непригодным или осложняется необходимостью синтеза эквивалентного цвета , что само по себе составляет большую проблему [41]. Учитывая , что сумма трех основных цветов , взятых в определенном соотношении , зрительно восприним ается как белый , то насыще н ность оказывается функцией тех же трех перемен ных , т.е . интенсивности основных цветов и в ыражается величиной отклонения координат цвета от главной (ахроматической ) диагонали [34]. Такая система по лностью описывает все возможные цвета , причем главная диагон аль , описываемая уравнение м (y = x, z = x) является прямой , на которой расположена гамма серых цветов. Общим и серьезны м недостатком всех цветовых систем , основанны х на математическом анализе составляющих , явл яется то , что они не могут быть привед ены к ви димым , “кажущимся” значениям , так как все характеристики глаза как фото приемники являются сложными нелинейными функциям и многих переменных. Это не мешает точному определению цв етов , но делает невозможным аналитическое опр еделение всех величин , связанных с воспр иятием цвета человеческим глазом , это требует ся для определения количества необходимым для составления атласов и каталогов цвета , до пустимого отклонения цвета изделия от исходно го , контроля качества воспроизведения цвета и др . В настоящее время при н яты е пороги различимости сильно занижены , что при использовании инструментальных методов кон троля цвета усложняет задачу цветопроизведения. В 1931 году Международным Осветительным ком ететом (МОК ) была принята цветовая система координат RGB, где в качестве осей координа т была принята триада цветов : красный l =700 нМ Р =243 Вт, зеленый l =546,1 нМ Р =4,66Вт, синий l =435,8 нМ Р =3,38 Вт . На этой сессии МОК была принята и другая система , в которой в качестве основных были использованы нереальные цвета , более насыщенные , чем реальные . Cистема не позволяет синтезировать цвета непосредственно в этих координатах , но значительно облег чает операции с цветовыми координатами . Систе ма получила название XYZ, где X=0,4185R-0,0912G+0,0009 В Y=-0?1588+0,2524G-0,0025 В Z=-0,0829R+0,0157G-0,1786 В Существуют также приведенные координаты , которые позволяют ограничить цвет овое пр остранство со стороны максимума : X=X/X+Y+Z Y=Y/X+Y+Z Z=Z/X+Y+Z Поскольку , как было сказано выше , осн овные цвета XYZ являются нереальными , то в ку бическом цветовом пространстве лишь часть объ ема занимают реальные цвета. С целью разли чия в численных выражениях порога различимости для различных точек цветового пространства в 1960 г . была принята система UVW, являющаяся линейным геометрич еским преобразованием XYZ. В этой системе элипсы порогов различимости меньше отличались друг от друг а . Преобразование , дающее еще большее сближение границ величин порог ов различимости найдено не было , система б ыла названа равноконтрастной. Формулы преобразования имеют следующий вид : U=4X/-2X+12Y+3 V=6Y/-2X+12Y+3 На самом деле преобразование не дает ни постоянной величины порога различим ости , ни возможности его расчета. В 1964 году , основываясь на предложениях Вышецкого , МКО предварительно рекомендовал расш ирить цветовой график МКО 1960 года до трехме рного пространства . Рекомендуемое цветовое простр анс тво именуется равноконтрастным цветовым пространством (U*, V*, W*) МКО 1964 года . Координаты U*, V*, W* связа ны с координатами цвета U, V, Wследующим соотношен ием : U*=13W*(U-U 0 ) V*=13W*(V-V 0 ) W*=25Y 1/3 -17 (1 Ј Y Ј 100). U*, V* являются координатами равноконтрастного цветового графика МКО 1960 года ., а W*- показатель светлоты . Координаты U 0 , V 0 ,W 0 определяют белый цвет. Нелинейное преобразование системы XYZ, хотя и может преобразовать элипсы в почти правильные окружности равного диаметра , но сильно искажает цветовое пространство. 2.4.1.Аппаратура. По принципу рабо ты колориметры делятся на трехлучевые и с пектральные . Первые основаны на разложении лу ча света светофильтра ми на три луча , по длине волны близким к цветам триады RGB и сравнении интенсивности прошедших лучей с эталоном. Колориметры этого типа имеют меньшую точность , но позволяют быстрее получать рез ультаты. Cпектральные колориметры основаны на п олучении спект ра изучаемого луча и ег о математической обработке . Они имеют более высокую точность и надежность . Исследуемый луч света в них монохроматизируется и нап равляется в фотоприемник , который последовательно снимает весь спектр. Есть модификация этого метода , ко гда монохроматором служит кювета с ис следуемым раствором . Этот способ сильно упрощ ает технику , но его точность меньше , так как он не позволяет одновременно с изм ерением делать поправки на прозрачность кювет ы и измерения спектра источника , так как в прибор е не может быть кюв еты сравнения. Фотоприемниками во всех случаях служат либо фотодиоды , либо фотоэлектронные умножит ели . В некоторых схемах применяют фоторезисто ры . Фотодиоды имеют меньшие габариты , более надежны , не требуют стабилизации высоковольтног о п итания (как ФЭУ ), но имеют меньш ую чувствительность [35]. В последнее время широкое распространен ие в зарубежных колориметрах получили блоки фотодиодов для снятия спектров высокой п лотностью монтажа (до 100 на 1мм ). Такая констр укция упрощает схему прибор а , ускоряет измерения , но технология изготовления таких приборов сложна и дорога. Фотоэлектронные умножители имеют большую чувствительность , а следовательно , дают большую точность , имеют много модификаций и могут быть использованы почти в любом приборе гд е требуется измерение светового по тока . Из-за широкого спектра характеристик они получили широкое применение в оптике , в том числе в колориметрии [35]. В качестве монохроматизирующих элементов в спектральных колориметрах применяются : призмы , дифракционные решетки , наборы светофильтро в . Наборы светофильтров позволяют упростить к онструкцию прибора , дают довольно высокую вос производимость результатов , но имеют большую систематическую погрешность , особенно в случае резких изломов и острых пиков в линии спектр а . Дифракционные решетки лише ны этого недостатка , но качество их изгото вления бывает ниже требуемого из-за высокой сложности технологического процесса их изготов ления и высоких требований , предъявляемых к монохроматору . Призмы дают четкое разделение луча н а спектральные составляющие , дешевы , но могут использоваться только в тех случаях , когда не имеют решающего з начения дисперсия коэффициента преломления , дости гающая 0,8% для оптических стекол [42]. Недавно появи лись голографические монохроматоры , но для ма с сового использования порекомендовать их пока нельзя [35]. В отличие от сравнительно простого у стройства снимающей части колориметра , работающег о с прозрачными веществами , снимающая часть колориметра , работающего с отраженным светом , должна удовлетворять б ольшему числу тр ебований. МКО принял за стандартные четыре спо соба колориметрических измерений отражающих обра зцов. 1. 45/0 угол между освещающим пучком или пучками составляет 45 0 к нормали . Рассеяние пучка н е должно превышать 10 0 . Наблюдение ведется по нормали к образцу с отклонением 10 0 (рис .2.1) 2. 0/45 образец освещается под углом не более 10 0 к нормали , а наблюдается под углом 45 ± 5 0 (рис .2.1.) 3. Дифф /0 образец помещается в интегрирующую сферу , которая дает диффузи онное освещение . Наблюдается под углом 10 0 (рис .2.1.) 4. 0/Дифф образец освещается под углом 10 0 , отражен ный поток собирается в интегрирующей сфере (рис .2.1.) Площадь отверстий в сфере не должна превышать 10% от площад и сферы. Цветовые характеристики измеряются о т носительно условного белого диффузного отражающе го эталона , в качестве которого используются таблетки прессованного порошка оксида магния ( М gO ) или сульфата бария ( Ва SO 4 ). В настоящее время широко используются микропроцессоры , стыкуемые через аналого- ци фровой преобразователь к выводам фотоприемников , что позволяет получать результаты измерений в удобной цифровой форме , одновременно в разных координатах , получать значения цветов ой разности [43]. Многие фирмы выпускают колориметры не только стационарные, но и переносные , имеются портативные модели , а также с выно сной снимающей часть [35]. Размеры образца составляют обычно несколь ко сантиметров , это обусловлено тем , что к интегрирующей сфере предъявляется требование , чтобы площадь отверстий в ней не превы ш ала 10% общей площади [39]. Значительную часть этих 10% отнимают отверстия осветителя и св етоприемника , и размер сферы обычно обусловле н именно этими размерами . Если в этих условиях сильно уменьшить размеры образца , то резко упадет точность (нужно помнить, что площадь образца пропорциональна квадрату его линейных размеров ). Интегрирующие сферы , рассчитанные на малые размеры образцов , требу ют сложной и совершенной оптики для объек тивов осветителя и фотоприемника , что усложня ет прибор и поднимает его стоимо с ть . Во всяком случае , созданные западн ыми фирмами приборы , работающие с полем зр ения в доли миллиметра пока еще стоят дорого. 2.4.2.Расчет. МКО в 1931 году определил стандартного колориметрического наблюдател я как совокупность трех функций X( l ), Y( l ), Z( l ), которые близки к чувствительности трех видов хрома тических рецепторов человеческого глаза. Таким образом , цвет каждого монохроматиче ского источника может быть о пределен в координатах X,Y,Z. Если спектр измерен в n точ ках , каждая из которых монохроматична , то координаты цвета n X= е j ( l i )X( l i ) i=1 n Y= е j ( l i )Y( l i ) i=1 n Z= е j ( l i)Z( l i ) i=1 где j ( l i ) – и нтенсивность. j ( l )= b ( l )S( l ) b - поток , S – доля потока , попавшая в фотоприемник. В случае непрерывного спектра X= т l j ( l )X( l )d l Y= т l j ( l )Y( l )d l Z= т l j ( l )Z( l )d l Координаты цветности : X=X/X+Y+Z Y=Y/X+Y+Z Z=Z/X+Y+Z В промышленности существует потребность в численном прогнозе величин , воспринимаемых человеком цветоразличий. Для расчета ц веторазличий существую т много формул , однако идеальной формулы н ет . Разработка такой формулы потребует еще много лет напряженных исследований . МКО в 1964 году предложил для расчета цветоразличий формулу , которая так и называется : формула цветовых различий : D Е мко =[( D U*) 2 +( D V*) 2 +( D W*) 2 ] 1/2 (2.72) где U*=13W*(u-u 0 ), V*=13W*(v-v 0 ), W*=25Y 1/3 -17 (1 Ј Y Ј 100), (2.71) где u и v определяются как u=4X/X+15Y+3Z, v=6Y/X+15Y+3Z, а u 0 и v 0 определяются аналог ично u 0 =4X 0 /X 0 +15Y 0 +3Z 0 , v=6Y 0 /X 0 +15Y 0 +3Z 0 Координаты цвета X 0 , Y 0 , Z 0 определяют цвет номинального белого цветового стимула предмета . Этот стимул обы чно задается спектральным распределением лучисто й энергии одного из стандартных излучен ий МКО , например D 65 или А , отраженной совершенным отраж ающим рассеивателем в глаз наблюдателя . При этих условиях X 0 , Y 0 , Z 0 явл яются координатами цвета выбранного стандартного излучения и Y 0 станов ится равным 100. В 1973 году комитет по колориметрии МКО предложил уделить особое внимание двум формулам цветовых различий : а ) несколько модифицированный вариант фо рмулы цветовых различий МКО 1964года : модификация формулы цветовых различий М КО 1964 года , определяемой уравнением (2.72), вводится в систему коорд инат U*, V*, W*[ уравнение (2.71)]. Предлагаемая модификация имеет вид L*=25(100Y/Y 0 ) 1/3 – 16 (1 Ј Y Ј 100), u*=13L*(u ’ – u ’ 0 ), v*=1 3L*(v ’ – v ’ 0 ), где u ’ =4X/X+15Y+3Z, v ’ =9Y/X+15Y+3Z, u 0 ’ =4X 0 /X 0 +15Y 0 +3Z 0 , v 0 ’ =9Y 0 /X 0 +15Y 0 +3Z 0 Формула цветовых различий записывается как D Е (L*u*v*)=[( D L*) 2 +( D u*) 2 +( D v*) 2 ] 1/2 . б ) вариант формулы Адамса – Никкерсон , учитывающий кубический корень : D E(L*a*b*)=[( D a*) 2 +( D b*) 2 +( D L*) 2 ] 1/2 , где L*=25(100Y/Y 0 ) 1/3 – 16 (1 Ј Y Ј 100), а *=500[(X/X 0 ) 1/3 – (Y/Y 0 ) 1/3 ], b*=200[(Y/Y 0 ) 1/3 – (Z/Z 0 ) 1/3 ], где известно , что X 0 =98,0; Y 0 =100,0; Z 0 =118,1 В этих уравнениях координаты цвета X 0 , Y 0 , Z 0 определяют цвет номинального белого цветового стимула . Обычн о он задается спектральным распределен ием лучистой энергии одного из стандартных и злучений МКО , например D 55 или А , отраженной от совершенного отражающего рассеивателя и попадающей в гл аз наблюдателя . При этих условиях X 0 Y 0 Z тождеств енны координатам цвета используемого стандартног о излучения с Y 0 , равным 100. 4.Экспериментальная часть. 4.1.Исходные реактивы , методы исследования. 4.1.1. Исходные реактивы. В таблице 4 дана характеристика исходных реактивов. Таблица 4. Характеристика исходных реактивов Химическая формул а Технич еские условия 1.V 2 O 5 ТУ 14-592-77 2.SiO 2 ТУ 21 Г СССР 54-74 3.C 2 H 5 OH ТУ 6-09-1710-77 4.Толуол ГОСТ 5789-78 5.Лак КО -039 ТУ 6-02-1-251-74 6.Лак КО -116 ГОСТ 667-73 7.H 2 SO 4 ГОСТ 9285-78 8.KOH ГОСТ 4328-78 9.NaOH МОТУ 6-09-2046-77 10.Al 2 O 3 ГОСТ 4173-77 11.Fe 2 O 3 ГОСТ 8647-74 12.CaO ТУ 6-09-1551-77 13.Ализариновый кра сный ТУ 6-09-07-1598-87 14.Крезоловый красн ый ТУ 6-09-5207-85 15.Кумасси голубой ТУ 6-09-07-49-89 16.Нейтральный красный ТУ 6-09-4120-75 17.Малахитовый зелены й ТУ 6-09-1551-77 18.Метиловый оранжевый ГОСТ 10816-64 19.Медь (II) ванадиевая ТУ 6-09-02-64-74 20.Ализариновый желтый ТУ 6-09-1787-77 4.1.2. Приготовление термоиндикаторных красок. 4.1.2.1. Приготовление сернокислотного ванадийсодержа щего к атализатора ИК 1-6 МК -04. В процессе работы был исследован сернокислотный ванадиевы й катализатор марки ИК 1-6 МК -04. Изготовление катализатора включает следующие стадии : - приготовление раствора жидкого стекла ; - получение носителя (силикагель ); - приготов ление щелочного раствора ; - получение каталитической суспензии ; - сушка суспензии ; - формование гранул ; - термообработка ; - помол. Его получают следующим образом : готовят раствор жидкого стекла , например , в автоклаве из силикат-глыбы состава : SiO 2 -75%, Na 2 O-25%, CaO-0.4%, p=4-7 10 5 Па , Т =130-140° C. Силикагель получают , добавляя к жидкому стеклу кислоту (ГОСТ 667-73): Na 2 O Ч 2,6 SiO 2 + H 2 SO 4 ® 2,6 SiO 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O pH осаждения - 5-6,5. В полученной суспензии силикагеля в течение 18-20 часов идет старение осадка . Затем осадок фильтруют и отмывают от ионов SO 4 2- горячей (60° C) обессоленной водой . Отфильтрованный осадок SiO 2 смешива ют с ванадатным щелоком и 50%-ым раствором серной кислоты . К полученном у раствору добавляют оксид кальция , оксид железа , ок сид алюминия и гидроксид натрия . Приготовленн ую таким образом массу высушивают до коне чной влажности 8%. Сухой продукт направляют на приготовление формовочной пасты , получаемой смешением с пластификаторо м (смесь г рафита и стеариновой кислоты ) в шаровой ме льнице . Из приготовленной формовочной пасты п рессуют гранулы , подсушивают при 80-100° C и про каливают в печи при 500° C. Гранулы размалываю т , затем перетирают в агатовой ступке. 4.1.2.2. Приготовление тер моиндикаторных красок на основе ИК 1-6 МК -04. 4.1.3 .Методика иссле дования. 4.1.3.1. Рентгенофазовый анализ. Образцы анализ ировались рентгенографически с помощью трехкадро вых фокусирующих камер - монохроматов FR-552 (фирма " Энраф-Нони ус ", Голландия ), имеющих большую ч увствительность - не хуже 0.5 мол . % и высокое у гловое разрешение не хуже 0.01%, CuK a . Образцы для съемки в камере FR-552 готовили путем нанесения на подложку кальки исходного вещества , пр едвар ительно растертого в агатовой ступке и суспендированного в специальном рентгеноам орфном клее . Съемка проводилась на воздухе в течении 1.5-2 часов. 4.1.3.2. Дифференциаль но-термический анализ. Дифференциально-термический анализ проводи ли на дериватографе "2000" системы МОМ (Венгр ия ) с одновременной записью тепловых эффектов и изменения массы . Навеска образца состав ляла 350-400 мг , тигли - платиновые , скорость нагрева -5 град ./мин и 7.5 град /мин , шкала весов 200 мг . 4.1.3.3. Рентгеноспектральный микроанали з. Рентгеноспектральный микроанализ проведен на приставке EDAX для микроанализа (микроскоп "JEOL JSM 50A") на содержание ванадия , калия , серы , алюм иния , железа , кальция , кремния и натрия. 4.1.3.4. Исследование термоиндикаторных свой ств. Для определения тер моиндикаторных свойств приготавливали краску и наносили ее кисточкой на метрируемую поверхность . Кр аску готовили тщательным перемешиванием в ага товой ступке вещества со спиртом или доба вляя растворитель и связующее вещество . Толщи на слоя составляла 40-100 мкм . Исследован ие термоиндикаторных свойств веществ проводили прокаливанием их либо на пластинках переме нного сечения , через которые пропускали элект рический ток (рис .2), либо в печах сопротивле ния с продольным градиентом температур (рис .3). После выдержк и при неизменном пр офиле температурного поля в печи , слой тер моиндикаторных веществ дает последовательное чер едование цветовых зон с плавными и резки ми переходами . Линии резких переходов пре дставляют собой изотермы. Рис .2 Пла стины для исследования термоиндикаторных свойств. 1-пластина из электропроводящего материала 2-отверстия для токоотводов 3-места присоединения термопар Рис .3 Трубчата я печь сопротивления для исследования термоин дикатор ных свойств. 1-термоизоляция печи 2-нагреватель сопротивления -проволока из сплава ЭИ -625 3,6-шамотная пробка 4-слой термокраски 5-кварцевая трубка с термопарой 7-пластина 8-измеритель температуры 4.1.3.5 .Определение температур цветовых переходов. Тем пературы цветовых переходов определяли , используя термоиндикаторы плавления . На одну сторону стальной пластинки с у четом температурного поля наносили однопозиционн ые термоиндикаторы плавления . Пластинку помещали в печь с продольным градиентом температу ры и выдерживали 15 минут . Пластинку нагревали , пропуская электрический ток , и по положению границ плавления однопозиционных тер моиндикаторов строили график распределения темпе ратуры по пластине . Затем , на другую сторо ну наносили исследуемое вещество . Пласти н у помещали в печь , время выдержки составляло 15 минут . Далее , пластину охлаждали д о комнатной температуры . Температуры полученных цветовых переходов определяли с использованием графика распределения температурного поля по данной пластине . Подробные замеры проводили не менее трех раз для к аждого термоиндикаторного вещества . За температур ы цветовых переходов принимали среднее значен ие . Точность определения температур цветовых переходов составила 10 ° C. 4.1.3.6. Методика определения адгезио нной прочности тер моиндикаторных покрытий. Адгезионную пр очность (А ) термоиндикаторных покрытий измеряли усовершенствованным методом определения адгезии лакокрасочных покрытий [ 11 ] . На поверхност и покрытия делаем надрезы (рис .4), которые образуют на поверхности ячейки в виде квадратов , площад ь которых постепенно увеличивается от точки пересечения лучевых надрезов . Среднее рассто яние от границы между отслоившимися и не отслоившимися ячейками являе т ся оценкой адгезии. В основу данной методики положена 10-ба льная шкала оценок , баллы рассчитываются по формуле : А =(50-L)/5, где : L-расстояние параллельных надрезов от то чки пересечения лучевых надрезов. Принято , что 0.8 баллов - очень плохая адгезия , 9.8 ба ллов - очень хорошая адгез ия. 4.1.3.7 .Определение цветотемпературных характеристик. Определение цветот емпературных характеристик проводили используя с пектры отражения цветовых зон исследуемых тер моиндикаторов . Спектры отражения снимали при стандартном ист очнике света , воспроизводящем условия освещения рассеянным дневным светом . Образцы готовили прокаливанием в течение 20 мин . в печи при температуре от 90 до 1060 0 С . Спектр отражения определяется не только природой вещества , но и размером частиц . Поэтому раз ме р частиц при спектральных исследованиях сохра няли таким же , какой он в цветовых зон ах термоиндикаторных веществ. Погрешность в измерении не превышает +-1,5%. Требования к источнику , освещающему образец , определены ГОСТ 7721-76. Определение координат цвет а и цве тности проводили по методу ”взвешенных коорди нат” Рис .4 Вид надрезов на термоиндикаторном покрытии при определении адгезии. N-номер вертикальной линии Расстояние между 10 первыми верт икальными линиями -1 мм и далее соста вл яет последовательно : 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9, 4.2, 4.6.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Хорошо, что сегодня пятница! Можно нормально посидеть, отдохнуть.
- Сегодня четверг.
- Я уже настроился.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Термоиндикаторы. Обзор", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru