Zum Reaktionsmechanismus der Ultraschallabsorption in wäßrigen Elektrolytlösungen

Abstract

AbstractMessungen der Schallabsorption wäßriger Elektrolytlösungen, die mit Hilfe von 5 verschiedenen Versuchsanordnungen im Frequenzbereich von 5 kHz bis 300 MHz ausgeführt wurden, ergaben bei einer Reihe von Elektrolyten eine gegenüber reinem Wasser erhöhte Absorption. Die Frequenzabhängigkeit dieser zusätzlichen (Elektrolyt‐) Absorption läßt auf Relaxationsvorgänge schließen. Eine nennenswerte Absorption wurde in erster Linie bei höherwertigen Elektrolyten beobachtet; insbesondere zeigen die 2–2‐wertigen Salze, von denen hauptsächlich Sulfate untersucht wurden, zwei ausgeprägte Absorptionsgebiete, die zwei getrennten Relaxationsvorgängen entsprechen.Zur Deutung dieser Relaxationsabsorption werden verschiedene Möglichkeiten angeführt und an Hand der Meßergebnisse diskutiert. Hierbei lassen insbesondere Messungen der Konzentrationsabhängigkeit der Absorption, sowie eine eingehende Untersuchung des Einflusses von Fremdelektrolyten (vor allem Säuren und Basen) eine Entscheidung zwischen den angeführten Deutungsmöglichkeiten (thermische Relaxation, Ionenwolke, Hydratation, Hydrolyse, unvollständige Dissoziation) zu. Als wahrscheinlichste Absorptionsursache ergibt sich der Dissoziationsvorgang des Elektrolyten, von dem angenommen wird, daß er über Zwischenstufen verläuft, denen die beiden Relaxationseffekte zugeordnet werden.Die Interpretation der Meßergebnisse gestattet Aussagen über Geschwindigkeit und Mechanismus von Ionenreaktionen. Die Messung der Ultraschallabsorption stellt mithin ein wertvolles Hilfsmittel zur Erfassung sehr schnell verlaufender Lösungsreaktionen dar (Relaxationszeiten bis herunter zu 10−9 sec). Eine strengere theoretische Behandlung der Reaktionskinetik und der Relaxationsvorgänge in Elektrolytlösungen wird (im Anhang) durchgeführt.