Скачок потенциала: ХиМиК.ru — МЕЖФАЗНЫЕ СКАЧКИ ПОТЕНЦИАЛА — Мир Антенн

Содержание

ХиМиК.ru — МЕЖФАЗНЫЕ СКАЧКИ ПОТЕНЦИАЛА

МЕЖФАЗНЫЕ СКАЧКИ ПОТЕНЦИАЛА, разности элект-рич. потенциалов на границе раздела фаз электрод — электролит, обусловленные пространств. разделением зарядов и определяемые работой переноса через эту границу единичного воображаемого заряда. При переносе из бесконечно удаленной точки С, расположенной в вакууме, в точку А, находящуюся внутри нек-рой фазы а (напр., металла или р-ра электролита), Межфазные скачки потенциала наз. внутренним потенциалом фазы а и обозначается j^a (рис. 1). Он обусловлен своб. электростатич. зарядом самой фазы а, к-рый создает скачок потенциала Y^a, наз. внешним потенциалом фазы, и пространств. разделением связанных зарядов на границе вакуума и фазы а, в результате к-рого возникает п о в е р х н о с т н ы й п о т е н ц и а л Х^a. Следовательно, j

a = Y^a + Х^a.

Потенциал Y^a определяется работой переноса единичного воображаемого заряда из бесконечно удаленной точки С в вакууме в точку А’, к-рая находится также в вакууме, но вблизи фазы а. Так, если фаза a-сфера радиуса R и несет своб. заряд Q, по законам электростатики Y^a = Q/4pe₀R, где e₀ = 8,854^.10^-12 Ф/м-электрич. постоянная (диэлектрич. проницаемость вакуума). Точка А’ выбирается на таком малом расстоянии х от пов-сти фазы a, чтобы Q/4pe₀ (R + х) Q/4pe₀R, т. е. х << R. С др. стороны, х должно быть достаточно велико для того, чтобы можно было пренебречь взаимод. единичного заряда с индуцированным им зарядом внутри фазы а по сравнению с кулоновским взаимод. единичного заряда со своб. зарядом Q. Это условие выполняется при значениях х от 10^-7

до 10^-5 м (обычно полагают x 10^-6м).

Рис. 1. Межфазные скачки потенциала при контакте фаз a и b.

Потенциал Х^a определяется работой переноса единичного воображаемого заряда из точки А’ в точку А внутри фазы a. Если a-металл, Х^a возникает потому, что электронный газ выходит за пределы кристаллич. решетки металла и таким образом создается пространств. разделение зарядов; при этом Х^a > 0. Если же a- р-р электролита, механизм возникновения Х^a полагают следующим. Поскольку силы, действующие на первый слой молекул р-рителя со стороны вакуума (или воздуха) и со стороны р-ра, существенно различны, распределение частиц р-рителя вблизи пов-сти р-ра отличается от их хаотич. распределения в объеме р-ра. На пов-сти всегда возникает нек-рая предпочтит. ориентация молекул р-рителя и, если они полярны, т.е. обладают дипольным моментом, их ориентация может привести к пространств. разделению зарядов и возникновению разности потенциалов. С др. стороны, этот же эффект м. б. следствием неодинаковой сольватации анионов и катионов в р-ре и разл. расстоянием их центров заряда до границы раздела фаз в поверхностном слое р-ра.

Если фазы а и р контактируют, а точки В и В’ находятся соотв. внутри фазы b и в вакууме на расстоянии х 10 ^-6 м от ее пов-сти (рис. 1), то кроме описанных потенциалов фазы b (j^b, Y^b и Х^b) возникает также разность потенциалов между точками А и В, наз. гальвани-потенциалом (обозначается D_a^bj), и точками А’ и В’, наз. вольта-потенциалом (D_a^bY). Гальвани-потенциал определяется работой переноса единичного воображаемого заряда из точки А в точку В, вольта-потенциал-из А’ в В’. Поскольку работа переноса заряда не зависит от пути переноса, галь-вани- и вольта-потенциалы можно записать как разность соответствующих внутренних или внешних потенциалов: D

a^bj = j^b — j^a; D_a^bY = Y^b — Y^a. Кроме того, как видно из рис. 1, D_a^bY = Х^a + D_a^bj — Х^b.

Поскольку в любом эксперименте по переносу зарядов через границу раздела фаз участвуют не единичные воображаемые заряды, а реальные заряженные частицы (электроны, ионы), всегда измеряется работа переноса этих частиц, определяемая разностью их электрохим. потенциалов в обеих фазах. По определению, электрохимический потенциал частицы i в фазе a m_i^a = m_i^a + z_iFj^a, где m_i^a

-хим. потенциал этой частицы в фазе a, z,-ee зарядовое число, F- постоянная Фарадея. Работа переноса 1 моля частиц i из a в b равна: m_i^b — m_i^a = (m_i^b — m_i^a) + z_iF (j^b — j^a). Опытным путем разделить эту величину на две составляющие — химическую (m_i^b — m_i^a)и электрическую z_iF (j^b — j^a) — невозможно. Отсюда следует, что электрич. разность потенциалов между двумя точками м. б. измерена лишь при условии, что эти точки расположены в одинаковых по составу фазах, когда m_i^b — m_i^a = 0. Поэтому внутренние и поверхностные потенциалы, а также гальвани-потенциалы на границе двух фаз различного состава не м. б. измерены; внешние потенциалы и вольта-потенциалы доступны экспериментальному определению.

В обычных электрохим. экспериментах с помощью вольтметра или потенциометра всегда определяют разность потенциалов на концах правильно разомкнутой цепи, т. е. такой цепи, к-рая заканчивается проводниками из одного и того же металла. Обычно это достигается простым подключением к электродам Ml и М2 медных проводов (рис. 2, а). Такая цепь имеет четыре гальвани-потенциала: D^M1_Cuj, D^p-p_M1j, D^M2_p-pj и D^Cu_M2j. Можно, однако, показать, что эта цепь эквивалентна цепи, изображенной на рис. 2, в и содержащей только три гальвани-потенциала: D^M1_M2j, D^p-p_M1j и D^M2_p-pj. Действительно, включение между медным проводом и металлом Ml проводника из металла М2 (рис. 2,6)не изменяет разности потенциалов на концах цепи. Поэтому цепи на рис. 2, а и 2,б эквивалентны. Но цепь на рис. 2,б одновременно эквивалентна и цепи на рис. 2, в, т. к. отличается от нее двумя гальвани-потенциалами D

M2_Cuj, к-рые в точности компенсируют друг друга. Следовательно, эквивалентны и цепи, изображенные на рис. 2, а и 2, в.

Рис. 2. Эквивалентные правильно разомкнутые электрохим. цепи.

Хотя абс. значения Х^a и D^b_aj нельзя измерить, можно определить на опыте их изменения. Так, если в системе (рис. 2,а)электрич. состояние металла Ml оставить без изменения, а М2 изменить поляризацией от внеш. источника путем погружения в р-р третьего вспомогат. электрода, то изменение разности потенциалов между двумя первыми электродами будет равно изменению гальвани-потенциала D^M2_p-pj.

Поверхностные потенциалы следует отличать от доступной измерению работы выхода W

a_i частицы i, т.е. работы переноса ее из фазы а в точку А’, расположенную в вакууме на расстоянии х от границы раздела фаз. Для 1 моля частиц W^a_i = — m^a_i — z_iFX^a. Если объемный состав фазы а не изменяется и, следовательно, m^a_i = const, а поверхностный потенциал этой фазы изменяется, напр., вследствие адсорбции к.-л. в-ва, то изменение Х^a однозначно связано с изменением W^a_i ф-лой dХ^a = — dW^a_i/z_iF. Эта ф-ла лежит в основе эксперим. определения dХ^a.

Для оценки абс. значения X^a пользуются модельными расчетами. При этом задаются моделью границы фазы а с вакуумом и по распределению заряженных частиц на этой границе рассчитывают Х

a (или задаются моделью объема фазы а, рассчитывают на ее основе m^a_i) и с помощью найденного экспериментально значения W^a_i рассчитывают Х^a по ф-ле Х^a = — (m^a_i+ W^a_i)/z_iF. Если оба из указанных способов дают согласующиеся значения, оценку можно считать достаточно надежной.

Для модельного расчета гальвани-потенциала используют ф-лу: D^b_aj = D^b_aY + Х^b — Х^a, в к-рую подставляют найденный экспериментально вольта-потенциал и значения Х^b и Х^a, полученные на основе модельных расчетов.

===
Исп. литература для статьи «МЕЖФАЗНЫЕ СКАЧКИ ПОТЕНЦИАЛА»: Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Введение в электрохимическую кинетику, 2 изд., М., 1983. Б. Б. Дамаскин.

Страница «МЕЖФАЗНЫЕ СКАЧКИ ПОТЕНЦИАЛА» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Скачок потенциала — Справочник химика 21

Другая причина возникновения межфазных скачков потенциала связана, как отмечалось выше, с взаимным наложением уже существующих на открытых фазах дипольных слоев и с их модификацией. Так, если незаряженный металл привести в контакт с раствором, то поверхностный потенциал на границе металл — раствор обязательно будет равен поверхностному потенциалу [c.28]

Скачки потенциала могут возникать на границе раздела любых двух фаз, хотя механизм их образования в каждом случае необязательно одинаков и зависит от природы граничащих фаз, В электрохимической системе (рис. 7) можно найти [c.30]

При создании контакта между фазами возникновение скачка потенциала может быть обусловлено разными причинами, во мно- [c.26]

Как подробно разъяснено выше, титрование Fe с дифениламином необходимо проводить в присутствии Н3РО4, связывающей -образующиеся при реакции Fe -ионы в комплекс [Fe(P0i)2 и тем самым понижающей окислительно-восстановительный потенциал этой редокс-пары. Только при этом условии перемена окраски индикатора происходит в пределах скачка потенциала на кривой титрования. Кроме того, должна быть создана достаточно высокая кислотность раствора. Для достижения обеих этих целей к исследуемому раствору прибавляют 25 мл кислотной смеси (НзРО -f + h3SO4). Затем прибавляют 1—2 капли 1%-ного раствора дифениламина в серной кислоте (пл. 1,84 г/сж ) (не больше ) и оттитровывают приготовленным раствором К2СГ2О7 до появления устойчивой сине-фиолетовой окраски . [c.395]

Если к тому же исключить специфическую адсорбцию иоиов, то все еще сохраняется скачок потенциала, обусловленный ориентационной адсорбцией полярных молекул [c.29]

Так как в реальном процессе переноса элементарного заряда из одной фазы в другую химическая и электрическая работы совершаются одновременно, то определить можно лишь общий энергетический эффект, отвечающий изменению электрохимического потенциала, но не отдельные его слагаемые. Поэтому найти экспериментально абсолютную разность электрических потенциалов (или скачок потенциала между двумя разными фазами) до сих пор не удалось. Э.д.с. электрохимической системы Е, напротив, можно непосредственно измерить она л.олжна, следовательно, отвечать разности потенциалов между двумя точками, лежащими в одной и той же фазе. Этими точками (см. рис. 7) могут быть точки Ь н д, находящиеся в одном н том же металле, или точки а и г, расположенные в вакууме вблизи поверхности металла. На рис, 7 изображена правильно разомкнутая электрохимическая цепь, на двух концах которой находится один и тот же металл. Если считать э,д.с. положительной величиной, то положительное электричество [c.30]

Заряженными частицами, принимающими участие в обмене между фазами, могут быть положительные и отрицательные ионы, а также электроны. Какие именно частицы переходят из одной фазы в другую и тем самым обусл(Звливают возникновение скачка потенциала, определяется природой граничащих фаз. На границах металл — вакуум или металл 1 — металл 2 такими частицами являются обычно электроны. При создании границы металл — раствор солн металла в обмене участвуют катионы металла (см., однако, ниже). Скачок потенциала на границе стекло — раствор, а также ионообменная смола — раствор по5 вляется в результате обмена, в котором участвуют два вида одноименно заряженных ионов. На границах стекло — раствор и катионнг—раствор такими нонами являются ноны щелочного металла и водорода иа границе анионит— раствор это ион гидроксила н какой-либо другой анион. Прн контакте двух несмешивающихся жидкостей, каждая из которых содержит в растворенном виде один и тот же электролит, потенциал возникает за счет неэквивалентного перехода обоих ионов электролита из одной фазы в другую. [c.28]

При потенциометрическом титровании, основанном на комплексообразовании, в качестве индикаторных применяются электроды, обратимые либо к комплексо-образователю, либо к лиганду. Чувствительность метода растет здесь с уменьшением константы диссоциации (константы нестойкости) комплекса. При окснди-метрическом потенциометрическом титроваиии индикаторным электродом служит гладкая платина. Скачок потенциала вблизи точки эквивалентности, и соответственно чувствительность титровання повышаются с увеличением разности стандартных потенциалов редокси-систем, находящихся в титруемом и добавляемом растворах. [c.211]

Это классическое определение, берущее начало от В. А. Кистя-ковского и отвечающее принципам классификации наук, сформулированным Ф. Энгельсом, сохраняется как основа нового определения. Оно дополняется, однако, характеристикой признаков, присущих электрохимическим явлениям электрохимия изучает взаимное превращение химической и электрической форм энергии, системы, в которых это превращение соверш.ается (в равновесии и в динамике), а также все гетерогенные явления и процессы, равновесие и скорость которых определяются скачком потенциала между граничащими фазами и связаны с переносом зарядов через границы фаз в виде расчлененных актов окисления и восстановления. [c.9]

Значение электродного потенциала в общем случае не совпадает ни с нернстовскнм потенциалом, ни с разностью между нернстовскими потенциалами металла и электрода Н+ Н2 Р1, так как включает в себя еще и потенциал между данным металлом и платиной. Понятие об электродном потенциале поэтому сложнее, чем понятие о скачке потенциала между электродом и раствором, и не может быть сведено к нему. Так называемая физическая теория электрохимических систем, сформулированная Вольтой еще в начале прошлого века, отводила особое место контакту между двумя разнородными металлами. По этой теории э. д с. электрохимической системы считается равной вольта-потенциалу между двумя разнородными металлами, а скачок вольта-потенциала между металлом н раствором принимается равным нулю. Возникновение тока в электрохимической системе объясняется при этом следующим образом. Если привести в непосредственное соприкосновение два различных металла (рис. 10.1, а), то э.д.с. не возникнет, так как [c.211]

Из (7.68) при учете выражений для электрохимического, химического и гальвани-потенциалов (67), (36) и (75) следует, что скачок потенциала между мембраной и раствором определяется уравнением [c.174]

Теория Вольты игнорирует нернстовские скачки потенциала и, таким образом, не может объяснить существования зависимости [c.212]

Как ранее было сказано, данные расчетов кривой титрования перманганатом (см. табл. 21) не являются реальными, так как система MnO jм.n электрохимически необратима в отличие от системы Ре /Ре . И если изменение потенциала, когда железо оттитровано до 99,97о, практически совпадает с теоретически рассчитанным, то теоретически рассчитанные потенциалы для точки эквивалентности и для последующих точек не соответствуют тем значениям, которые наблюдаются в реальных условиях. Реальный скачок потенциала (рис. 58) имеет намного меньшее значение (АВ), чем теоретически рассчитанное. Поэтому, если титрование завершить по достижении теоретически рассчитанной величины потенциала (С) точки эквивалентности, то раствор соли желе-за(П) будет перетитрован (точка О). Фактически потенциал точки эквивалентности не отвечает величине 1,387 в (точка С), а находится в пределах АВ и имеет меньшее значение. Несмотря на это, скачок потенциала достаточно велик, и конечная точка титрования практически отвечает точке эквивалентности. То же самое можно сказать о титровании железа(II) бихроматом, так как система Ст О тоже необратима. Поэтому следует всегда с огто-рожнсстью пользоваться термодинамическими значениями стандартных потенциалов ири расчете кривых титрования. Это особенно важно для правильного выбора индикаторов. [c.365]

Следовательно, скачок потенциала, обнаруживаемый в этих пределах титрования, будет равен 1,475 — 0,944 = 0,531 в. [c.361]

Эта разность называется гальвани-потенциалом. Наряду с внешним скачком потенциала гр нужно учитывать разность внешних потенциалов открытой части поверхности фаз после частичного (не по всей поверхности) контакта между ними. Эта разность потенциалов называется контактным или вольта-потенциалом [c.25]

Введение 1 моля ионов металла в раствор через поверхностный скачок потенциала с выигрышем реальной энергии гидратации нона АОг(р). [c.63]

Учитывая, что для любого скачка потенциала справедливо уравнение, подобное Уа = —1 (1,а, вместо (98) можно написать [c.32]

ОТ того, существует ли скачок потенциала на границе между раствором и вакуумом. [c.52]

Характер связи между э. д. с. и отдельными скачками потенциала можно выяснить на примере электрохимической системы, состоящей пз двух металлов, опущенных в растворы их токопроводящих соединений [c.213]

Подстановка этого значения с н+/а + в (7.69) приводит к следующему выражению для скачка потенциала мембрана — раствор [c.174]

Роли скачка потенциала на стыке двух металлов в появлении э. д. с. теория не учитывает. Эти представления химической теории, как уже известно, не отвечают действительности, и э. д. с. электрохимической системы слагается из трех скачков потенциала. [c.213]

ЛОМ между двумя разнородными металлами, либо гальвани-потен-циалами на стыке металлов и раствора, либо всеми тремя скачками потенциала. Иными словами, в одним случаях реализуется механизм образования э. д. с., постулированный физической теорией, в других — химической, в третьих — все скачки потенциала вносят свой вклад в величину э. д. с., т. е. в какой-то мере каждая из двух теорий отражает истинные соотношения. В этом состоит одно из решений так называемой проблемы Вольты, данное А. Н. Фрумкиным и основанное на концепции потенциалов нулевого заряда. [c.214]

Электродный потенциал представляет собой сложную величину определяемую тремя отдельными скачками потенциала скачком потенциала на границе металл электрода — платина и скачками [c.214]

Особенный интерес представляют те точки на кривой титрования, которые соответствуют 0,1 мл недостатка и 0,1 мл избытка КМпОд, так как они определяют собой величину скачка потенциала около точки эквивалентности. Вычислим первую из этих точек (начало скачка). Поскольку в этот момент прилито 99,9 мл КМп04, т. е. на 0,1 мл меньше, чем требуется по уравнению реакции, в растворе осталось неоттитрованным железо(И) в объеме 0,1 мл и оттитровано (т. е. преврашено в Fe +) все остальное количество Fe2+, находившееся в объеме 99,9 мл первоначального раствора. Следовательно, для этого момента [c.361]

Saxe —адсорбцией ионов (на одной или обеих поверхностях), а g— ориентацией диполей (на одной или обеих поверхностях). Из уравнения (87) следует, что если нет обмена заряженными частицами, то остается скачок потенциала, связанный с адсорбцией ионов и диполей [c.29]

Теперь расемотрим, какие скачки потенциала имеются в электрохимической системе и какова их связь с э.д.с., т. е. экспериментально измеряемой величиной обратимого напряжения. [c.30]

Первы 1 ирпнцип нельзя считать верным поскольку скачок потенциала на границе металл — раствор в общем случае не совпадает с электродным потенциалом, а представляет собой лишь его некоторую часть. Ошибочно также предположение, что э. д. с. электрохи.мнческой системы всегда равна разности двух гальваин-псзтеициалов. Она определяется не двумя, а тремя скачками потенциала, включая потенциал, возникающий в месте контакта дву.х разных металлов. Таким обра,эом, теорию Нернста нельзя считать теорией электродного потенциала и э. д. с. Это — теория гальвани-потенциала металл — раствор, т. е. того слагаемого электродного потенциала и э. д. с., которое зависит от состава раствора. [c.217]

Рмс. 5. Поперхиостный скачок потенциала /[, обусловленный избирательной адсорбцией иоиов (ани-опов) [c.27]

Скачки потенциала между точками а и Ь я д п г следует от[1ести к поверхностным потенциалам между металлом М и вакуумом V их можно обозначать соответственно через у.ум, Хм V- Естественно, что у V м V Скачок потенциала между точками с и расположенными в металлических фазах. Нг и М1, представляет собой разность соответствующих внутренних потенциалов — Ям,.м2. Точки е—/ и п—р — это места, где локализуются разности внутренних потенциалов металл 1—раствор 1 и раствор 2 — металл 2 их следует записывать соответственно й м,д, и (потенциалы ьм часто называют также нерпстовскнми и обозначают, как и электродный потенииал, буквой физический смысл их иной). Разность потенциалов между точками а я В представляет собой вольта-потенциал между металлами М, и Мг, т. е. величину Км,,м а разность потенциалов в точках В и С является вольта-потенциалом между металлом М и раствором Ь],т. е. Км,,ь,-Наконец, скачок потенциала между точками I и т является гальвани-потенциалом между растворами Ь и Ьг и записывается как Здесь следует различать два случая. Если растворы Ь] и Ег отвечают двум несмешивающимся растворителям, то будет гальвани-потенциалом между двумя жидкостями или фазо-вы.м жидкостным потенциалом. Если же растворы Ь) и Ьг отличаются друг от друга природой или концептрацией электролита, но не природой растворителя, то этот потенциал будет диффузионным потенциалом его обозначают обычно как [c.31]

Одной нз наиболее общих причин возинкиовеиия скачка потенциала между фазами является обмен заряженными частицами. В момент появления контакта между фазами он протекает преимущественно в каком-то одном направлении, в результате чего [c.27]

Второй принцип находится в согласии с вероятным механизмом возникновения равновесного скачка потенциала на границе металл — раствор, хотя обмен ионами не исчерпывает всех возможных п )ичин, приводящих к образованию скачка потенциала на этой границе. Если между электродом и раствором существует равновесие, то электродный потенциал будет мерой изменения изобарно-изотермического нотенциала G соответствующей электродной реакции. При заданной электродной реакции электродный нэтенциал должен быть определенной и постоянной величиной. Как показывает уравнение для электродного нотенциала [c.217]

Таким образом, э.д.с. элсктрохими1 еской системы представляет собой сумму следующих скачков потенциала [c.31]

Следовательно, э.д.с. электрохимической системы состоит из четырех скачков потенциала гальвани-потенциала между двумя металлами, двух нернстовских потенциалов и гальвани-потенциала на границе раствор — раствор. Во многих электрохимических системах потенциал Яь.д.г или отсутствует, или его можно свести до минимума. Он не является, таким образом, неизбежным следствием природы электрохимической сист( мы и обязательным слагае-.мым ее э.д.с. Поэтому э.д.с. обычно вы[>ажают как сумму трех галь-вани-скачков потенциала [c.31]

Вместе с тем в химической теории предполагается, что э. д. с. электрохимической системы слагается только из двух скачков потенциала, возникающих на тех границах раздела, где протекают тоготобразующие химические реакции, т. е. на границах раздела электрод — электролит. При этом электродные потенциалы отождествляются со скачками потенциалов между электродом и раствором, а э. д. с. — с разностью этих скачков [c.212]

Разложение э.д.с. на отдельные скачки потенциала дает дополнительные сведения о природе электрохимических систем. В то же время основное уравнение (97), передающее связь э.д.с. со скачками потенцпала, нельзя считать удовлетворительным. Реально измеряемая величина э.д.с. выражается здесь как сумма гальвани-потенциалов, т. е. потенциалов, отвечающих двух точкам, находя- [c.32]

Так как в системе (7.73) слева и справа находятся одинаковые хлорсеребряные электроды, разность готенциалов между которыми при соответствующей процедуре их приготовления пренебрежимо мала, то измеряемая э.д.с. будет представлять собой сумму следующих скачков потенциала [c.175]

Электродный потенциал определяется скачком потенцпала на границе металл — раствор, а э. д. с. электрохимической системы представляет собой разность двух таких скачков потенциала. [c.217]

В то же время следует учитывать, что присутствие поверхностно-активных веществ ионного или молекулярного типа может изменять значение ка кдого из трех слагаемых (g ,, и йдпп) суммарного скачка потенциала при условии сохранения неизменной величины gi, i л. [c.218]

Физическая химия (1980) — [ c.365 ]

Химия (1986) — [ c.230 ]

Лабораторный практикум по теоретической электрохимии (1979) — [ c.16 ]

Химия (1979) — [ c.268 ]

Руководство по физической химии (1988) — [ c.228 ]

Технический анализ в производстве промежуточных продуктов и красителей (1958) — [ c.397 ]

Защита подземных металлических сооружений от коррозии (1990) — [ c.18 , c.19 ]

Химия (1975) — [ c.250 ]

Технический анализ в производстве промежуточных продуктов и красителей Издание 3 (1958) — [ c.397 ]

Основы физической и коллоидной химии Издание 3 (1964) — [ c.212 ]

Практикум по физической химии (1950) — [ c.194 , c.206 ]

Рабоче-консервационные смазочные материалы (1979) — [ c.22 ]

Скачок потенциала диффузионный — Справочник химика 21

Диффузионный скачок потенциала. Скачок потенциала, возникающий на границе раздела двух растворов с одним и тем же или разными электролитами, но одинаковыми растворителями, называется диффузионным скачком потенциала. Он обусловлен различными скоростями взаимной диффузии ионов из одного раствора в другой. Процесс взаимной диффузии с течением времени становится стационарным и величина диффузионного скачка потенциала достигает стационарного значения. В стационарном состоянии скачок потенциала определяется не только природой и концентрациями соприкасающихся растворов электролитов, но и является функцией времени их контакта. Точный учет вклада диффузионного потенциала в ЭДС практически невозможен, поэтому необходимы специальные меры по его устранению или уменьшению. Обычно применяют солевые мостики, или электролитические ключи, содержащие концентрированный раствор электролита с ионами, скорость взаимной диффузии и числа переноса которых близки, например, КС1 или NH NOg. Ионы подобных электролитов обеспечивают перенос электричества на поверхности контакта раствор — раствор, вследствие чего диффузионный потенциал значительно уменьшается. [c.282]
Другой источник биопотенциалов, действующий в отличие от 1 дои неравновесных условиях — мембранный потенциал А м — разность потенциалов между двумя растворами электролитов различной концентрации, разделенными мембраной из полиэлектролита (например, ионита). Теория показывает, что А 1)м равен алгебраической сумме трех скачков потенциала диффузионного в мембране и двух на ее границах с растворами, и [c.315]

Помимо разности потенциалов электродов, в месте контакта двух растворов электролита возникает дополнительный небольшой скачок потенциала (диффузионный потенциал). Если контакт между двумя растворами электролита осуществляется с помощью инертного электролита, например хлористого калия, то участок, содержащий инертный электролит, называют солевым мостиком и обозначают . Элементы можно классифицировать следующим образом [c.186]

Такая постановка задачи связана с той трудностью, что мы должны иметь дело с термодинамически неопределенными величинами (межфазный скачок потенциала, диффузионный потенциал, активности отдельных ионов). Однако правильно поставленные условия пользования этими величинами позволяют получить для э.д.с. элемента типа (1) вполне термодинамически строгое выражение путем суммирования соответствующих слагаемых в уравнении (2). Кроме того, пользование условными скачками межфазных потенциалов и активностями отдельных ионов приводит к важным в практическом отношении следствиям (например, в рН-метрии), что подробно обсуждается в данной монографии (главы П и П1). [c.303]

Подсчет максимальной работы переноса вещества осложняется скачком потенциала на- границе двух растворов, который называется диффузионным потенциалом. Чтобы избежать появления диффузионного потенциала, заменим элемент (а) более [c.562]

Диффузионным потенциалом называется разность потенциалов, возникающая на поверхности раздела между двумя растворами, различающимися или по виду растворенного вещества, или по его концентрации. Эти скачки потенциала невелики они обычно не превышают 0,03 в и могут уменьшаться до нуля. Причиной их служит различие в подвижностях и, следовательно, в скоростях диффузии ионов различного вида. Рассмотрим только простейший случай, когда соприкасающиеся растворы содержат один и тот же электролит и различаются только по его концентрации. Обратимся к цепи (ХП1, 26). [c.438]

Отрицательный электрод (анод) принято писать слева. Разность потенциалов гальванического элемента определяется суммой четырех скачков потенциала. Цифры на схеме указывают границы раздела фаз, на которых имеют место соответствующие скачки потенциала 1 — контактный потенциал 2 и 4 — скачки потенциала на границе металл — раствор его соли 3 — диффузионный потенциал. Наибольший интерес представляют скачки потенциала на границе металл — раствор его соли. [c.216]

У поверхности соприкосновения двух растворов (в условной записи она обозначается двойной вертикальной линией Ц ), вследствие неодинаковости скоростей движения катионов и анионов, образуются два тонких слоя. В одном из них концентрация катионов больше, чем анионов, и слой электроположителен а в другом — концентрация анионов больше, чем катионов и слой электроотрицателен. В результате на этом участке системы возникает скачок потенциала, называемый диффузионным потенциалом. [c.243]

Следует отметить, что невозможно измерить разность потенциалов в плотной части двойного слоя Дфз- Если поддерживать ионную силу раствора, а тем самым падение потенциала в диффузионном слое постоянным, то изменение потенциала электрода оказывается равным изменению потенциала в плотной части двойного слоя. Влияние такого изменения потенциала на скорость реакции уже можно измерить. То, что было верно для недоступного измерению скачка потенциала в двойном слое, оказывается справедливым н для измеренной разности потенциалов в одной области ускоряется, например, катодная реакция, в то время, как в другой замедляется обратная анодная реакция. Это происходит потому, что изменения разности потенциалов относятся ко всему двойному слою, в то время как переходное состояние локализовано в пределах его плотной части. Ранее полагали, что переходное состояние симметрично относительно начального н конечного положений на координате реакции (а= к). Для анодного тока перехода заряда [c.340]

Здесь, как и в табл. 31, поверхность раздела двух фаз, между которыми имеет место скачок потенциала, обозначена вертикальной линейкой. Двойная линейка означает, что в месте соприкосновения двух растворов скачок потенциала, обусловленный различной скоростью диффузии ионов (так называемый диффузионный потенциал), снят и его можно не учитывать при вычислении э.д.с. этого элемента. Металл с большей величиной стандартного потенциала (положительный электрод) принято писать слева, а с меньшей величиной (отрицательный электрод) —справа. [c.229]

Скачок потенциала на границе между неодинаковыми по составу или по концентрации растворами называется диффузионным потенциалом. Значение диффузионного потенциала зависит, как показывает опыт, от различия подвижностей ионов, а также от различия концентраций соприкасающихся растворов. [c.232]

Диффузионный потенциал возникает на поверхности раздела двух растворов электролитов, различающихся либо по виду электролита, либо по концентрации. Причиной возникновения диффузионного потенциала является различие в подвижностях ионов электролита. Ионы, обладающие большей подвижностью, диффундируют в более разбавленный раствор с большей скоростью, поэтому поверхность соприкосновения двух растворов заряжается положительно со стороны более разбавленного раствора, если катион движется быстрее аниона. Образуется диффузный двойной электрический слой с соответствующим скачком потенциала. Эта разность потенциалов ускоряет медленно перемещающийся ион и замедляет более подвижный, пока не наступит состояние, при котором скорости ионов сравняются. Результирующий ток через границу станет теперь равным нулю. Таким образом, дальнейшее взаимное удаление зарядов прекращается. Стационарная разность потенциалов в пограничном слое между растворами называется диффузионным потенциалом. [c.181]

Нужно отметить, что абсолютные значения pH нельзя определить следствие невозможности нахождения коэффициентов активности отдельных ионов и наличия диффузионных скачков потенциала. В настоящее время разработаны методы определения pH с достаточно высокой точностью, в основе которых лежит использование стандартных растворов с известными значениями pH. [c.130]

Скачок потенциала на границе металл — металл (межфаз-ный гальвани-потенциал) возникает вследствие преимущественного перехода электронов из одной металлической фазы в другую. Его приравнивают величине контактной разности потенциалов. Скачок потенциала между двумя контактирующими жидкостями называется фазовым жидкостным потенциалом, если растворителями являются две несмешивающиеся жидкости. Если растворы различаются только природой или концентрацией электролита, то возникающая разность потенциалов называется диффузионным потенциалом. [c.315]

Рассмотрим диффузию бинарного электролита. Подвижность ионов различна. Однако более подвижный ион, как это указывалось в гл. IX, не может диффундировать быстрее медленного, так как при этом была бы нарушена электронейтральность. Подвижный ион, уходя вперед, ускоряет движение менее подвижного, замедляя собственное движение. Возникает обсужденный в гл. IX диффузионный двойной слой, в котором осуществлен диффузионный скачок потенциала. Помимо рассмотренной выше силы /, [c.265]

Вычисленные из этих измерений значения pH не представляют собой точных величин, так как они осложнены не только диффузионными, но и фазовыми потенциалами, возникающими на границе раздела водный стандартный раствор — неводный исследуемый раствор. Если при измерении в одном растворителе имеется возможность снизить значения диффузионных потенциалов, то в случае измерений в разных средах скачок потенциала на границе раздела нельзя ни устранить, ни оценить, в связи с чем ошибки при измерениях оказываются неопределенными. [c.408]

Разность потенциалов двух электродов в водородной шкале равна ЭДС элемента, составленного из этих электродов, и включает два электродных скачка потенциала (Аг з), определяемых уравнением (XXI. 12), и скачок потенциала металл 1 — металл 2, если диффузионный потенциал раствор 1 — раствор 2 пренебрежимо мал. [c.288]

Таким образом, э.д.с. гальванического элемента без переноса рассматривается как разность двух электродных потенциалов плюс некоторая постоянная, не зависящая от состава раствора. Э. д. с. элемента с переносом включает кроме этих величин еще и скачок потенциала на границе двух соприкасающихся растворов Афд, называемый диффузионным потенциалом. Например, для элемента с переносом — концентрационного элемента с двумя цинковыми электродами [c.498]

Диффузион1 ый потенциал возникает на границе жидкостного соединения вследствие различия в скоростях диффузии катионов и анионов, при наличии градиента концентрации. Различная скорость диффузии ионов нарушает электрическую нейтральность в тонком пограничном слое и является причиной возникновения скачка потенциала. Диффузионный потенциал нельзя считать равновесным, хотя его величина в условиях стационарной диффузии может оставаться неизменной в течение длительного времени. Вместе с тем диффузионный потенциал отвечает незначительному отклонению от равновесного состояния, поэтому вполне возможна его термодинамическая трактовка. [c.213]

Другой источник биопотенциалов, действующий в неравновесных системах (в отличие от А д ), — мембранные потенциалы Агрм- Эти разности потенциалов между двумя растворами электролитов различной концентрации возникают при разделении растворов полиэлектролитом в форме мембраны (например, иони-товой) геля или золя. Теория показывает, что Афм равен алгебраической сумме трех скачков потенциала диффузионного в мембране и двух Афдц,, на границах мембраны с растворами, и связан с изменением чисел переноса ионов в мембране. [c.330]

Важным следствием соотношения взаимности Онзагера является то, что в результате действия одной обобщенной силы появляются другие возможные в данной системе силы. Так, наличие в газовой смеси температурного градиента ведет к образованию градиента концентрации (термодиффузия, эффект Соре) и градиента давления. Обратно, наличие градиента концентрации вызывает появление температурного градиента (диффузионный термоэффект Дюфура— Клузиуса). Аналогичным образом наложение температурного градиента па проводник, по которому течет электрический ток, вызывает появление дополнительного градиента потенциала (явление Томсона). Таково же появление диффузионного скачка потенциала при диффузии ионов в электролитах и т. д. [c.113]

Примечание. Вертикальные линии в схематически изображенных электрохимических ячейках представляют собой поверхность раздела двух фаз, где имеет место возникновение скачка потенциала. Если при расчетах э.д.с. элемента учитываются разности потенциала на этих границах, то они обозначаются одними вертикальными линиями. Если же ставятся двойные линии, то разность потенциала на этой границе в общей э.д.с. элемента не принимается в расчет. Обычно это может быть на поверхности раздела двух жидких фаз (диффузионный потенциал), где, однако, можно создать гакие условия, чтобы скачок потенциала был пренебрежительно мал по сравнению с общей величиной э.д.с. элемента, вызванной в основном скачками по- тенциала на поверхности раздела жидкой и твердой фаз. Для этой цели чаще всего применяются электролитические ключи (мостики из стеклянной трубки, заполненные раствором электролита, ионы которого имеют практически одинаковую подвижность, например хлорид калия), с помощью которых контактируют две жидкие фазы. [c.133]

Отличие -потенциала от е-потенциала объясняется тем, что при движении одна фаза скользит относительно другой, причем скольжение происходит не по самой поверхности, а по тончайшему адсорбционному слою толщиной б», непосредственно связанному с основной поверхностью. Таким образом, электрокине-, тический потенциал представляет собой скачок потенциала, возникающий между адсорбционным слоем и диффузионными слоями. [c.167]

Гальвани-потенциалы запишем в форме, ф (нижний индекс от- носится к фазе, из которой направлен скачок, а верхний — к фазе, Б которую он направлен). Значит — это скачок потенциала между металлом и раствором (потенциал электрода) м Ф — коН тактный потенциал з,.ф / — диффузионный потенциал, если растворители одинаковы, или жидкостный [ютенциал, если растворители ограниченно растворимы друг в друг( [c.133]

Скачки потенциала (1) и (7) —это взаимно компенсирующиеся скачки между металлом Мз и вакуумом. Далее, (6) + (2) = — контактный потенциал (3) и (5) электродные потенциалы и (4) — диффузионный (жидкостный) потенциал. С учетом противоположного направления одинаковых скачков потенциалов (1) и (7) и также пpoтивoпoлoлtнoгo неодинаковых скачков (3) и (5), и воспользовавшись рис. XII. 3, б и сделанными определениями скачков, запишем уравнение (XII. 6) в форме. [c.134]

Известно, что равновесные потенциалы ф1 и фа являются скачками потенциала на границе металл — раствор, при которых д =и =1 . Величина силы токов обмена (пренебрегаем слагаемым -фь т, е. потенциалом диффузионной части приэлактродного слоя) определяется уравнениями химической кинетики [c.57]

Ид йз самой запйсй, пofeнцйaл, йбзнйкающии на поверхности раздела угольIсерная кислота, в общей цепи встречается дважды и притом с противоположными знаками. Можно мысленно удалить оба угольных электрода, тогда на их месте в цепи возникает граница раздела раствор [раствор. В этом случае э. д. с. всей гальванической цепи также будет складываться из суммы трех потенциалов двух потенциалов, возникающих на поверхности раздела фаз металл I раствор, и одного — на границе раздела раствор II раствор II. Внутри растворов солей (при одинаковых их концентрациях) и внутри металлической фазы скачка потенциалов не возникает. Тот скачок потенциала, который возникает на границе раздела растворов (так называемый диффузионный потенциал), имеет в общем сравнительно малую величину. Напомним, что возникновение этого скачка потенциалов обусловлено тем, чта различные ионы обладают неодинаковой подвижностью в растворе. [c.135]

На каждой межфазной границе существует скачок электрического потенциала. Кроме упоминавшихся ранее абсолютных электродных потенциалов 1 5си и ргп, относящихся к границам металл — раствор, существуют контактная разность потенциалов г1зк в месте соприкосновения металлов и так называемый диффузионный потенциал г зд представляющий собой скачок потенциала возле поверхности, разделяющей растворы. [c.233]

Задача может быть дополнена измерением ЭДС цепи с переносом ( viii). но при элиминированном диффузионном скачке потенциала на границе двух растворов НС1 различной концентрации [c.123]

В момент соприкосновения растворов ионы переходят из одного раствора в другой. Скорость перехода ионов из более концентрированного раствора в менее концентрированный будет больше, нежели скорость перехода ионов в обратном направлении. Так как подвижности катионов и анионов различны, то и количество их, проходящее в начале диффузии через границу соприкосновения растворов, будет различно. Если подвижность катионов больше, то их больше перейдет в менее концентрированный раствор, чем анионов. Тогда менее концентрированный раствор у поверхности раздела зарядится положительно, а более концентрированный — отрицательно. Вследствие этого скорость движения катионов начнет уменьшаться, а скорость движения анионов — увеличиваться. Через некоторое время скорости катионов и анионов сравняются и количества их, переходящие границу раздела между растворами, станут равными. Образуется двойной электрический слой с определенным скачком диффузионного потенциала. Диффузионные потенциалы невелики их величина не превышает нескольких сотых вольта. Точно измерить величину диффузионного потенциала трудно, так как она зависит не только от состава и концентрации прикасающихся растворов, но и от других причин, например формы сосуда. Поэтому при измерениях э. д. с. нужно сделать диффузионный потенциал возможно малым. Это достигается соединением двух различных электролитов солевым мостиком. Последний представляет собой концентрированный раствор соли, ионы которой обладают примерно одинаковой подвижностью (КС1, KNO3). [c.289]

Электродный скачок потенциала в условной шкале водородного электрода называется электродным потенциалом и обозначается ф. Он равен ЭДС электрохимического элемента, состоящего из стандартного водородцого и данного электродов. Запись такого элемента всегда начинается с водородного электрода, т. е. он считается л е-в ы м. Форма записи и знак отдельного электрода определяются правилом, утвержденным конвекцией Международного союза по чистой и прикладной химии (Стокгольм, 1953). По этому правилу слева записывается ионная форма реагирующего вещества далее прочие фазы в той последовательности, в которой они соприкасаются друг с другом. Справа должен стоять символ молекулярной формы вещества, участвующего в электродной реакции, или химический символ металла. Фазы, нанесенные на поверхность металла, отделяются запятой границы раздела жидких и твердых фаз отмечаются вертикальными черточками, а границы между жидкими фазами (растворами) — двумя вертикальными черточками (если между ними нет диффузионного скачка потенциала). Активности веществ указываются в скобках. [c.287]

Электрохимические элементы. Электрохимические элементы, непосредственно преобразующие энергию химического процесса в электрическую, называются химическими. Они состоят из неодинаковых электродов, и, следовательно, для них характерна различная химическая природа электродных реакций. Элементы, состоящие из одинаковых электродов, называются концентрационными. В этих элементах в электрическую энергию превращается работа процесса выравнивания активностей окисленной или восстановленной форм реагирующего вещества в обоих электродах. Элементы, в которых один и тот же раствор электролита является общим для обоих электродов, называются элементами без переноса. У них отсутствует диффузионный скачок потенциала. В противном случае говорят об элементах с переносом, имея в виду перенос ионов на границе контакта двух различных растворов. [c.291]

Однако э. д. с. концентрационных элементов не всегда практически paiBHa = ф1 — скачок потенциала, возникающий на границе между двумя растворами (диффузионный потенциал фд),, [c.175]

43 Возникновение скачка потенциала на границе раздела металл-раствор.

Если пластину любого металла погрузить в воду или раствор электролита, содержащий ионы этого металла, то небольшая часть металла перейдет в раствор, в форме положительно заряженных ионов, а сама пластина , концентрируя на себе избыток свободных электронов , приобретает отрицательный заряд. Такому переходу содействует связывание ионов металла с молекулами воды (растворителя).В итоге устанавливается равновесие

Me ↔ Me²⁺+ 2e

Me²⁺ + m H₂O ↔ Me²⁺ · m H₂O

Me + m H₂O ↔ Me²⁺ · m H₂O +2e

Положительно заряженные ионы Me⁺², перешедшие в раствор, концентрируются у поверхности пластины, приобретающей отрицательный заряд, в результате возникает двойной электрический слой (ДЭС) , обусловливающий резкий скачок электрического потенциала на границе металл — раствор электролита.

Эту разность электрических потенциалов или скачок потенциала на границе металл-раствор электролита называют электродным потенциалом.

Величина электродного потенциала зависит от природы металла, концентрации, точнее активности ионов металла в растворе и температуры.

Математически эта зависимость выражается уравнением В.Г.Нернста (1888).

E_Me= E⁰_Me + (R ∙T/n ·F) / ln а_Meⁿ⁺,

а в случае разбавленных растворов полностью диссоциирующих солей данного металла

Е_Me= E⁰_Me+ (R∙T/n · F) / ln [Meⁿ⁺],

где E⁰_Me— стандартный электродный потенциал

R- универсальная газовая постоянная

F- постоянная Фарадея

n — заряд иона металла

а_Me_,ⁿ⁺_, [_Meⁿ⁺] – активность или концентрация ионов металла (моль\л)

После перехода от натурального логарифма к десятичному и подстановки значений

R=8,314Дж\моль· К

T=298,15 К

F=96500 Кл, точнее 96487 Кл уравнение примет вид E_Me= E⁰_Me+ 0,0592/n ·lg[Meⁿ⁺]

44 Возникновение скачка потенциала на границе раздела фаз вызывается различными причинами, зависящими от природы граничащих фаз. Металлы, имеющие отрицательные значения электродных потенциалов , стоящие левее водорода, способны его вытеснять из разбавленных растворов кислот. Чем меньше электродный потенциал металла Е⁰,тем легче он окисляется и труднее восстанавливается из своих ионов. Чем меньше алгебраическая величина потенциала, тем выше восстановительная способность этого металла и тем ниже окислительная способность его ионов (в ряду стандартных электродных потенциалов).

Электрохимический ряд активности (ряд напряжений, ряд стандартных электродных потенциалов) металлов — последовательность, в которой металлы расположены в порядке увеличения их стандартных электрохимических потенциалов, отвечающих полуреакции восстановления катиона металла Meⁿ⁺: Meⁿ⁺ + nē → Me.

Металлы, потенциал к-рых менее положительный, чем у кислородного электрода, термодинамически неустойчивы в контакте с О₂ (или воздухом) и водой. Поэтому электрохимический ряд напряжений служит для ориентировочных оценок скорости электрохим. коррозии в водных р-рах при обычных температурах, а также для выбора безопасных контактных пар (гальванич. пар) разнородных металлов. Если металл электроотрицательнее, чем Н₂, то может идти активный коррозионный процесс.

Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Zn→Cr→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au

Ряд напряжений характеризует сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакцияхв водных растворах.

скачок потенциала — это… Что такое скачок потенциала?

скачок потенциала

Jump Potential

Скачок потенциала

Разность между внутренним (Гальвани) потенциалом и внешним (Вольта) потенциалом.

Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. — М.. В.В.Арсланов. 2009.

Joule-Tomson Effect
jump potential

Смотреть что такое «скачок потенциала» в других словарях:

скачок потенциала — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN jump in potentialkick of potential … Справочник технического переводчика
скачок потенциала — potencialo šuolis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Staigus potencialo pokytis. atitikmenys: angl. potential jump vok. Potentialsprung, m rus. скачок потенциала, m pranc. saut de potentiel, m … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
скачок потенциала — potencialo šuolis statusas T sritis chemija apibrėžtis Staigus potencialo pokytis. atitikmenys: angl. potential jump rus. скачок потенциала … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
скачок потенциала — potencialo šuolis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. potential jump; potential step vok. Potentialsprung, m rus. скачок потенциала, m pranc. saut de potentiel, m … Fizikos terminų žodynas
скачок титрования — – резкое изменение потенциала в точке эквивалентности. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины
ПОТЕНЦИАЛА ТЕОРИЯ — в первоначальном понимании учение о свойствах сил, действующих по закону всемирного тяготения. В формулировке этого закона, данной И. Ньютоном (I. Newton, 1687), речь идет только о силах взаимного притяжения, действующих на две материальные… … Математическая энциклопедия
МЕЖФАЗНЫЕ СКАЧКИ ПОТЕНЦИАЛА — разности элект рич. потенциалов на границе раздела фаз электрод электролит, обусловленные пространств. разделением зарядов и определяемые работой переноса через эту границу единичного воображаемого заряда. При переносе из бесконечно удаленной… … Химическая энциклопедия
Электрическое освещение — § 1. Законы излучения. § 2. Тело, накаливаемое электрическим током. § 3. Угольная лампа накаливания. § 4. Изготовление ламп накаливания. § 5. История угольной лампочки накаливания. § 6. Лампы Нернста и Ауэра. § 7. Вольтова дуга постоянного тока.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ — наука о методах определения химического состава веществ. Химический анализ буквально пронизывает всю нашу жизнь. Его методами проводят скрупулезную проверку лекарственных препаратов. В сельском хозяйстве с его помощью определяют кислотность почв… … Энциклопедия Кольера
ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ — испускание электронов нагретыми телами (эмиттерами) в вакуум или др. среду. Выйти из тела могут только те электроны, энергия к рых больше энергии покоящегося вне эмиттера электрона (см. Работа выхода). Число таких электронов (обычно это электроны … Физическая энциклопедия

Скачок потенциала на границе металл—электролит

Q. СКАЧОК ПОТЕНЦИАЛА НА ГРАНИЦЕ МЕТАЛЛ-ЭЛЕКТРОЛИТ [c.151]

Механизм возникновения скачка потенциала на границе металл-электролит за счет окисления и восстановления самого металла, находящегося в растворе своей соли (см. рис. 106, в и г), может быть представлен следующим образом. Находящиеся на поверх- [c.151]

Для термодинамического равновесия представляет интерес суммарный скачок потенциала на границе металл—электролит, т. е. Va, а также остальные скачки потенциалов, алгебраическая сумма которых равна обратимой э. д. с. цепи [c.160]

На границе раздела металл — электролит создаются условия для перехода атома металла в электролит, так как в этом случае ион металла получает более устойчивую электронную конфигурацию и, кроме того, сильно возрастает энтропия при образовании неупорядоченной системы (раствор) вместо упорядоченной (кристалл). Это создает некоторый скачок потенциала на границе металл — электролит [c.292]

Ф (х) — полный электродный потенциал, слагающийся из скачка потенциала на границе металл—электролит и падения потенциала в электролите, создаваемого током поляризации (т. е. потенциал металла относительно бесконечно удаленной точки электролита) [c.201]

Скачок потенциала на границе металл — электролит соответствует потенциалу электрода. В зависимости от концентрации (точнее, активности) ионов в обкладке двойного электри [c.17]

В связи с этим особое значение имеет потенциал нулевого заряда, на что впервые указал Фрумкин. За потенциал нулевого заряда (фн. з) принимают потенциал металла, измеренный по отношению к электроду сравнения в условиях, когда заряд металла равен нулю. При потенциале нулевого заряда двойной ионный слой на электроде отсутствует, хотя скачок потенциала на границе металл— электролит не равен нулю. Потенциалы нулевого заряда являются в некотором отношении специфическими константами металлов, характеризующими их поведение (адсорбцию, смачиваемость, течение электрохимических реакций, твердость и т. д.). При потенциалах нулевого заряда электрод обладает наибольшей способностью адсорбировать растворенные в электролите вещества, хуже всего смачивается растворителем, имеет максимальную твердость. Эти свойства связаны с той особой ролью, которую играет скачок потенциала в двойном ионном слое. От его знака и значения зависит адсорбция ионов и молекул на электроде. Способность электрода адсорбировать органические молекулы понижается при наличии скачка потенциала в двойном ионном слое. По мнению Фрумкина, это объясняется тем, что поле втягивает молекулы воды, имеющие большую диэлектрическую проницаемость, вытесняя с поверхности органические молекулы. Поэтому адсорбционная способность электрода оказывается максимальной вблизи потенциала нулевого заряда, т. е. в тех условиях, когда отсутствует ионный слой. Введением в электролит поверхностно-ак-тивных ионов можно изменять знак и величину ионного слоя, а значит, и адсорбционную способность электрода. [c.127]

При наличии пор и прогаров в эмали, рыбьей чешуи и других пороков, нарушающих сплошность покрытия, между металлом и электролитом (раствор кислоты) начинается взаимодействие, которое можно обнаружить по появлению тока или скачку потенциала на границе металл—электролит. [c.70]

Кинетика электродных реакций зависит от потенциала металла (скачка потенциала на границе металл — электролит), концентрации продуктов реакции и скорости переноса зарядов к металлу или от металла. Для протекания электродных реакций в электролите должны быть компоненты, диффундирующие к поверхности металла и способные восстанавливаться или окисляться, вызывая изменение заряда (потенциала) металла. [c.18]

Электродный потенциал, представляющий собой скачок потенциала на фазовой границе металл-электролит , определяет характер и скорость электрохимических процессов. Этот скачок пространственно локализован в области двойного электрического слоя на границе металл-электролит . [c.19]

Рассмотрим, что же произойдет на границе раздела металл—электролит. При переходе некоторого количества металла из решетки в раствор освобождается эквивалентное количество электронов. Поскольку электроны не способны гидратироваться, они остаются в металле, сообщая ему отрицательный заряд. Раствор вблизи поверхности металла в свою очередь обогатился избыточным количеством положительных зарядов, перешедших из металла в раствор вместе с катионами. Таким образом, на границе металл—электролит появляется двойной электрический слой, в котором металл оказывается отрицательно заряженным, а электролит — положительно заряженным (рис. 2,а). Возникает скачок потенциала. [c.10]

Стремление атома к переходу в состояние иона создает скачок потенциала на границе раздела, причем кристалл металла будет получать некоторый отрицательный потенциал, зависящий от природы металла и электролита, который и будет уравновешивать переход положительных ионов металла в электролит. Таким образом, на поверхности металла создается двойной электрический слой. [c.255]

Для металла склонность к коррозии оценивается способностью отдавать электроны при взаимодействии с окружающей средой. В свою очередь, это зависит от физико-химических свойств металла, размеров атомов, валентности, электродного потенциала и т. д. Если энергия гидратации на границе металл—электролит достаточна для нарушения металлической связи (т. е. связи между электронами в кристаллической решетке), то металл теряет электроны и в раствор электролита переходит положительно заряженный ион. Оставшиеся после этого электроны из-за нарушения равновесия в металле скапливаются у его поверхности. На границе металл—электролит образуется двойной электрический слой. Заряд металла после перехода из него в раствор ионов становится отрицательным. Так как электролит является положительно заряженным, то на границе раздела фаз стальная поверхность— раствор электролита возникает скачок потенциала. [c.34]

При погружении металла в электролит на границе раздела двух фаз возникает скачок потенциала, называемый электродным потенциалом металла в данном электролите. [c.69]

При погружении металла в электролит между ними происходит взаимодействие, которое обусловливает определенную разность потенциалов на границе раздела металл — электролит. Механизм возникновения разности потенциалов (скачка потенциала) схематически может быть представлен следующим образом. [c.28]

Поскольку в ходе эксперимента на поверхности испытуемого электрода могут возникать оксидные пленки, а на значение измеряемого потенциала также влияет омическое сопротивление электролита, было исследовано влияние этих факторов на кинетику электродных реакций. Это выполнялось двукратным измерением потенциала образца при обтекании его поляризующим током и при мгновенном отключении тока. Первое измерение характеризует суммарную разность потенциалов на границе металл—-электролит, возникающую под действием электрохимической поляризации и омического падения напряжения в пленке приграничного слоя и электролита. Второе измерение характеризует только электрохимическую поляризацию образца. При отключении внешнего поляризующего тока потенциал образца скачком снижался на величину, определяемую омическим торможением. Дальнейшее снижение потенциала протекало уже медленно. Это дает основание использовать методику, применяемую А. И. Денисоном, Н. Д. То-машовым и И. Л. Розенфельдом для оценки поляризационного потенциала по его остаточному значению в момент кратковременного отключения поляризующего тока. Такая методика измерений дает возможность оценить воздействие этих факторов на механизм торможения при различных температурных режимах. [c.219]

По механизму процесса коррозия разделяется на химическую и электрохимическую. Химическая коррозия заключается в самопроизвольном разрушении металлов вследствие химического взаимодействия с сухими газами или жидкими неэлектролитами нефтью, беизином, керо сином, жидким бромом и др. При химическом взаимодей ствии металла образуются соединения РеО, РеЗ и др Самым распространенным видом химической кoppoзи является газовая коррозия, т. е. коррозия металлов в га зах при высокой температуре. Этому виду коррозии под вергаются детали машин и конструкций, работающие пр1 повышенных температурах (двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины и др.). Электрохимическая коррозия заключается в разрушении металлов жидкими электролитами. Распространенным видом электрохимической коррозии является ржавление деталей и конструкции во влажном воздухе, трубопроводов в земле и т. п. Электрохимическая коррозия определяется теми же процессами, что и работа гальванических элементов. При погружении металла в электролит положительно заряженные ионы металла будут переходить в раствор. В результате металл, потеряв часть положительных зарядов, становится заряженным отрицательно, а электролит— положительно и на границе металл — электролит возникает скачок потенциала. Непосредственно этот скачок потенциала не может быть измерен, но можно определить электродвижущую силу между отрицательно заряженным металлом (один электрод) и стандартным водородным электродом, потенциал которого условно принимается за нуль. Эту э. д. с. принято называть электродным потенциалом металла. Водородный электрод представляет собой пластинку платины, погруженную в раствор с заданной концентрацией ионов водорода при определенном давлении газообразного водорода. Металлы могут иметь электродный потенциал как более высокий, так и более низкий, чем у водородного электрода [c.151]

Как было уже показано в главе IX Элементы электрохимии , возникновение скачка потенциала на границе раздела металл — электролит происходит вследствие стремления иона металла перейти из кристаллической рещетки (упорядоченное состояние) в электролит (неупорядоченное состояние). [c.304]

Если /+ не зависит от скачка потенциала ф на границе электрод—электролит (что оправдано для промежуточных соединений типа FeOH, Fe (0Н)2 и т. д.), то вершину потенциального барьера можно принять за нуль отсчета потенциала поляризации Дф, и тогда поляризация электрода приведет к изменению потенциала ионов в металле на аДф, а потенциалов ионов в электро- [c.11]

Следует отметить, что поляризационный скачок электродного потенциала на границе раздела фаз металл—электролит определяется величиной плотности тока поляризации, поэтому достаточно исследовать распределение j (х) во всех точках х вдоль трубопровода, чтобы иметь представление о распределении вариаций электродного потенциала на поверхности металла, характеризующих макроэлектрохимическую гетерогенность. [c.210]

Если не зависит от скачка потенциала ф на границе электрод — электролит (что оправдано для промежуточных соединений типа FeOH, Fe(0H)2 и т. д.), то вершину потенциального барьера можно принять за нуль отсчета потенциала поляризации Аф, и тогда поляризация электрода приведет к изменению потенциала ионов в металле на аДф, а потенциалов ионов, в электролите на —рАф, где а и Р — коэффициенты переноса электрохимической реакции. Это является одним из фундаментальных предположений электродной кинетики наряду с предположением [c.10]

Причина неоднозначности результатов взаимодействия, в частности, состоит в том, что в гетерогенных системах а границе раздела металл — электролит или сплав — электролит могут протекать окислительно-восстановительные превращения (электрохимические реакции), со,провождающиеся обязательным переносом заряда через границу фаз. Термодинамическая -возможность протекания электрохимических реакций, как известно, зависит 0т специфической переменной — величины межфазной разности потенциалов (скачка потенциала) или электродного потенциала [32]. Последний отличается от межфазной разности на некоторую постоянную величину, не подлежащую экспериментальному измерению. Ничего подобного нет в гетерогенных, а тем более в гомогенных системах, рассмотренных в разд. 1.2. [c.19]

Основные закономерности влияния скачка потенциала между двумя металлами на их контактную коррозию Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.311.22(075.8)

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ СКАЧКА ПОТЕНЦИАЛА МЕЖДУ ДВУМЯ МЕТАЛЛАМИ НА ИХ КОНТАКТНУЮ КОРРОЗИЮ

В.Г.КИСЕЛЁВ, С.А.МЕДЯНЫЙ Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Аннотация: В данной статье, на базе решения проблемы Вольта, предложенной А. Н. Фрумкиным, произведена оценка величины потенциала Гальвани на границе двух металлов и рассмотрено влияние этой величины на общую электродвижущую силу, возникающую при контактной коррозии двух металлов.

Ключевые слова: потенциал Гальвани, контактная коррозия, антикоррозионная защита .

Постановка проблемы

При анализе электрохимической коррозии, протекающей при взаимодействии двух разнородных металлов, с точки зрения теории гальванических элементов следует учитывать контактную разность потенциалов между ними. Необходимость данного учёта напрямую следует из рассмотрения ряда напряжений металлов, откуда, например, для контактной разности потенциалов между медью и цинком получаем разность потенциалов, равную 0,3 Вольта, то есть величину очень большую для техники защиты от коррозии. Решение проблемы Вольта, данное А. Н. Фрумкиным, также даёт сопоставимые значения разности потенциалов между двумя металлами. Проблема учёта контактной разности потенциалов существует и в технике катодной защиты подземных металлических сооружений (ПМС), например, при измерении стационарных (коррозионных) и поляризационных потенциалов ПМС.

Однако реально сложившаяся практика антикоррозионной защиты пренебрегает учётом этого фактора. Работы, посвящённые повышению надёжности и точности измерений как стационарных, так и поляризационных потенциалов ПМС, например, [1] и [2], также игнорируют контактную разность потенциалов. Более того, ГОСТ 9.602 -2005 [3] рекомендует одну и ту же методику измерения потенциалов подземных металлических сооружений вне зависимости от их вида и состава металла или сплава, из которого они изготовлены. Попытке разрешить данное противоречие и посвящена данная статья.

Решение проблемы Вольта, данное А. Н. Фрумкиным, и его основные характеристики

В электрохимии существуют две проблемы, связанные с невозможностью непротиворечивого описания возникновения разности потенциалов на концах электрохимической цепи как физической теорией А. Вольта, так и химической теорией В. Нернста. Это, соответственно, проблема Вольта и проблема Нернста.

Под проблемой Вольта понимают зависимость разности потенциалов на концах электрохимической цепи от вольта-потенциала на границе двух металлов. Приближённое решение данной задачи предложено А. Н. Фрумкиным. Рассмотрим его несколько подробнее. Как известно, разность потенциалов на концах правильно

разомкнутой электрохимической цепи, состоящей из двух разнородных металлов, равна сумме трёх скачков потенциалов Гальвани (при исключении скачка потенциалов между двумя растворами электролита):

ДФ = (102) + (20р) — (10р), (1)

где (102) — скачок потенциала Гальвани между двумя металлами в месте их контакта друг с другом; (20р) — скачок потенциала Гальвани между металлом «2» и его раствором электролита; (10р) — скачок потенциала Гальвани между металлом «1» и его раствором электролита. + II Mf+ I M1, (2)

где Ы1 — металл «1», контактирующий с металлом «2», который обозначен М2. Металл М2, в свою очередь, контактирует с раствором электролита, содержащим его собственные ионы. Аналогично, металл «1», который на схеме обозначен, как М1, находится в контакте с раствором, содержащим его собственные ионы. Между двумя растворами электролита исключён скачок потенциала, например, путём использования солевого мостика, что обозначено на схеме значком II (двойная вертикальная линия).

По А.Н.Фрумкину каждый из металлов должен быть погружён в нулевой раствор, а между растворами исключена контактная разность потенциалов, например, путём использования солевого мостика. В этом случае, если в нулевых растворах будут отсутствовать специфически адсорбирующиеся ионы и если дополнительно, вслед за А. Н. Фрумкиным, предположить, что взаимодействие разнородных металлов с растворителем приблизительно одинаково, то для разности потенциалов на концах правильно разомкнутой электрохимической цепи получим следующую приближённую формулу:

Дф8=0 — (102) + (200) — (100), (3)

где (102) — скачок потенциала Гальвани между двумя металлами в месте контакта их друг с другом; (200) — скачок потенциала Гальвани между металлом «2» и вакуумом; (100) — скачок потенциала Гальвани между металлом «1» и вакуумом.8=02), (4)

где (1Уе=02) — вольта-потенциал на границе металл «1» — металл «2», равный разности потенциалов на концах правильно разомкнутой электрохимической цепи при электродных потенциалах, соответствующих нулевым точкам металлов.

Следовательно, решение проблемы Вольта по Фрумкину состоит в утверждении того, что в случае отсутствия в растворах электролитов специфически адсорбирующихся ионов и поверхностно-активных веществ, разность точек нулевых зарядов соответствующих металлов в этих растворах будет приблизительно равна потенциалу Вольта на границе этих двух металлов. Дальнейшее развитие этой идеи, при пренебрежении изменениями поверхностных потенциалов металлов и растворов с вакуумом, связанными с переходом ионов металлов через границы раздела металл -электролит, а также при наличии в электрохимической системе растворов

электролитов, отличающихся по своим свойствам от нулевых растворов, приводит к следующему приближённому уравнению:

Дф«(1У2) + (Д02) -(Д01), (5)

где (1У2) — вольта-потенциал между двумя металлами; (Д02) — скачок потенциала Гальвани в ионном двойном слое металла «1», образующийся при удалении соответствующего электродного потенциала от нулевой точки, за счёт перехода ионов металла через границу раздела металл «1» — электролит; (Д01) — скачок потенциала Гальвани в ионном двойном слое металла «2», образующийся при удалении соответствующего электродного потенциала от нулевой точки металла за счёт перехода ионов металла через границу раздела металл «2» — электролит.

Формулы (3), (4) и (5) с удовлетворительной точностью подтверждены экспериментально и, кроме того, они сыграли большую роль в электрохимии, создав предпосылки для теоретического расчета нулевых точек металлов, что в дальнейшем и было с успехом реализовано. Однако, для анализа процессов, протекающих при контактной коррозии металлов, они, к сожалению, малопригодны. Действительно, реальные коррозионные процессы практически всегда протекают в электрохимических системах, в которых металлические электроды удалены от своих нулевых точек, то есть растворы электролитов в этом случае не являются нулевыми. Более того, в этих системах практически всегда присутствуют различного рода загрязнения, включающие в том числе и поверхностно активные вещества, и компоненты, обладающие специфической адсорбцией, а это, в свою очередь, означает невозможность использования рассмотренных ранее упрощающих условий для подавляющего большинства электрохимических систем, в которых протекает коррозионный процесс. Попытаемся найти выход из данной ситуации в следующем разделе статьи.

Решение проблемы Вольта, данное А. Н. Фрумкиным, и его адаптация к условиям контактной коррозии металлов

Как известно, разность потенциалов на концах правильно разомкнутой электрохимической цепи (2), состоящей из двух разнородных металлов, можно представить как сумму трёх потенциалов Вольта, а именно:

ДФ = (1У2) + (2Ур) — (1Ур), (6)

где (1У2) — скачок вольта-потенциала между двумя металлами в месте контакта их друг с другом; (2Ур) — скачок вольта-потенциала между металлом «2» и раствором электролита; а (1Ур) — скачок вольта-потенциала между металлом «1» и раствором электролита.

Это уравнение справедливо для любого типа электрохимических систем при исключении разности потенциалов на границе раствор — раствор; в том числе оно справедливо и для правильно разомкнутой электрохимической цепи, состоящей из двух разнородных металлов, находящихся в нулевых растворах. Формулу (6) в этом случае можно представить в следующей форме:

Дфв=0 = (1Уе=0 2) + (2Уе=0Р) — (1Уе=0Р), (7)

где Дф8=0 — разность потенциалов на концах правильно разомкнутой электрохимической цепи при электродных потенциалах, соответствующих нулевым точкам металлов; (1У8=02) — вольта-потенциал на границе металл «1» — металл «2» при электродных потенциалах, соответствующих нулевым точкам металлов; (2У8=0р)-вольта-потенциал на границе металл «2» — раствор при электродных потенциалах в электрохимической системе, соответствующих нулевым точкам металлов. И, наконец, (1У8=0Р) — вольта-потенциал на границе металл «1» — раствор, при электродных

потенциалах, в электрохимической системе, соответствующих нулевым точкам металлов.

Сравнение уравнения (7) с уравнением (4) показывает, что при потенциалах нулевого заряда, с учётом сделанных ранее допущений, разность двух потенциалов Вольта на границе металл «1» — раствор «1», а также на границе металл «2» — раствор «2» равна нулю.8=02) — (108=02) + (208=0Р) — (108=0Р).

Откуда, в соответствии с определением понятия вольта-потенциал (3), (4), для потенциала нулевого заряда получаем

(108=0 2) + (208=0 0) — (108=0 0) — (108=0 2) + (208=0Р) — (108=0Р). (9)

Произведя сокращения, перепишем формулу (9) в следующей форме:

(208=00) — (108=00) — (208=0Р) — (108=0Р). (10)

Разность поверхностных потенциалов двух металлов (208=00) и (108=00) является неотъемлемой характеристикой данных металлов и, следовательно, равна постоянной величине. Это, в свою очередь, приводит к выводу о постоянстве скачков потенциалов Гальвани на границах металл — раствор или к следующему равенству:

(208=0Р) — (108=0Р) — соп^.

Известно, что в точках нулевого заряда при формировании потенциалов Гальвани на границе металл — раствор не принимают участие ионы металла, способные переходить границу раздела металл — раствор. В этом случае соответствующие потенциалы Гальвани приближаются или становятся равными своим минимальным значениям. Однако известен и тот факт, что в соответствии с формулой Нернста, разность электродных потенциалов, определяемая термодинамикой электрохимической реакции, весьма существенна и составляет обычно от нескольких десятых Вольта до одного Вольта и более. В этом случае, в соответствии с формулой (10) можно утверждать, что разность поверхностных потенциалов двух металлов (208=0 0) — (108=0 0) также составляет величину от нескольких десятых Вольта до Вольта и более. Эти рассуждения, в совокупности с анализом формулы (8), позволяют сделать качественный вывод об относительно малых значениях потенциала Гальвани на границе металл «1» — металл «2» по сравнению со значениями разности потенциалов (208=0 0) — (108=0 0) или (208=0Р) — (108=0Р). Кроме того, прямые измерения потенциалов нулевого заряда относительно стандартного электрода сравнения двух различных металлов также дают аналогичные значения разности потенциалов. И, наконец, определение вольта-потенциала на границе металл — металл даёт приблизительно то же значение разности потенциалов. Однако понятно, что все эти качественные рассуждения об относительно малой величине потенциала Гальвани на границе металл «1» — металл «2», по сравнению с разностью потенциалов Гальвани на двух границах металл — раствор, требуют более серьёзного обоснования. Попытаемся сделать это в следующем разделе статьи.

Эффект Пельтье и потенциал Гальвани на границе двух металлов При проведении экспериментов установлено, что кроме тепла Джоуля — Ленца, выделяемого током в объеме проводника, существуют тепловые явления, связанные с прохождением электрического тока через границу раздела двух металлов. Таким образом, при движении электрических зарядов через проводник, в дополнение к теплу, выделяемому за счёт омического сопротивления в месте контакта двух металлических проводников, будет дополнительно выделяться или поглощаться (в зависимости от направления тока) некоторое количество тепла. Это явление было обнаружено Пельтье и с тех пор носит его имя. В соответствии с предложенной им формулировкой, тепло Пельтье 0п, которое выделяется (поглощается) на границе двух металлов, пропорционально полному заряду ц, прошедшему через эту границу раздела двух фаз или произведению силы тока г на время t, что можно выразить следующей формулой:

где величина П зависит от вида контактирующих металлов и их температуры и называется коэффициентом Пельтье.

Обычно считается, что 0п положительно, если оно выделяется в спае (на границе раздела двух металлов) и, соответственно, 0п отрицательно при поглощении тепла в спае. Обозначим коэффициент Пельтье через П12 , если ток течёт от металла «1» к металлу «2», если ток имеет противоположное направление, тогда можно записать следующую формулу:

В обычных условиях тепло Пельтье мало, по сравнению с теплом, которое выделяется в соответствии с законом Джоуля — Ленца, поэтому для его определения нужны специальные мероприятия с целью уменьшения омического сопротивления проводников, например увеличение площади их поперечного сечения. При измерении 0п в джоулях, а ц в кулонах, в соответствии с формулой (11) коэффициент Пельтье будет выражен в джоулях на кулон или в вольтах. В учении об электричестве происхождение эффекта Пельтье объясняют тем, что каждый электрон при своём движении переносит, наряду со своим зарядом, некоторое количество энергии. Это при наличии электрического тока приводит к образованию некоторого потока энергии. В то же время, так как при одной и той же плотности тока потоки энергии в разных металлах различны, то различие в потоках энергии и приводит к тепловым эффектам на границе раздела фаз, что выражается следующей формулой [4]:

где 5 — площадь сечения проводников; t — время; е — заряд электрона; Wk2 и Wkl -средняя кинетическая энергия электронов, соответственно, в металле «2» и металле «1»; г — сила тока; ф1 и ф2 — внутренние потенциалы, соответственно, в металле «1» и в металле «2». В свою очередь, поток энергии электронов р и р определяется следующей формулой:

где ] — плотность электрического тока, связанная с количеством электронов N следующим соотношением:

0п = П а = Щ,

(11)

П12 =-П21.1. (14)

Последнее соотношение (14) позволяет переписать уравнение (13) в следующей форме:

П12 =(Ф1 -Ф2 ) = иЬ. (15)

В соответствии с формулой (15) коэффициент Пельтье можно рассматривать как контактный скачок потенциала, а тепло Пельтье, в таком случае, равняется работе, совершаемой током вследствие перепада напряжения в контакте. Величина коэффициента Пельтье для металлов зависит от температуры и, как уже говорилось ранее, обычно составляет величины 10-2 — 10-3 Вольт. В тоже время, как это принято в электрохимии, контактный скачок потенциала (потенциал Гальвани) можно представить в следующем виде:

е е

(108=0 2) = П12 =а-2 ,

где це и — химические потенциалы электрона, соответственно, в металле «1» и

металле «2»; Б — число Фарадея.

Такой подход позволяет экспериментально определить величину потенциала Гальвани на границе металл — металл. Так, например, для системы медь — никель при температуре 292 градуса Кельвина она составляет 8х10 Вольт [5]. В то же время знание работы выхода электронов из металлов делает возможным определение величины вольта-потенциала между этими металлами в соответствии со следующей формулой:

№=02) = , (16) Б

где, юе и ®2 — работы выхода электрона, соответственно, для металла «1» и металла «2».

В соответствии с электронным ресурсом [6] работа выхода электрона для меди составляет 4,4 эВ, а для никеля — 4,5 эВ. Погрешность измерения в этом случае составляет приблизительно ± 0,1 эВ. Эти величины, в совокупности с формулой (16), позволяют определить вольта-потенциал между этими металлами и оценить его погрешность. Его величина в этом случае составит (0,1 ± 0,2) Вольта. В свою очередь, используя основные принципы, изложенные А. Н. Фрумкиным при решении проблемы Вольта, а также формулы (4) и (8), можно оценить разность потенциалов Гальвани для случая нулевых точек металлов. В нашем случае эта величина составит 0,1 Вольта, что

согласуется, с учётом погрешности, с полученными экспериментально величинами разности потенциалов нулевых точек для меди ( — 0,26 Вольт в растворе подкисленных солей) и никеля ( — 0,06 Вольт в 0,001 нормальном растворе NaOH) [7], разность между которыми составит 0,2 Вольта. При сравнении этой величины с потенциалом Гальвани для двух этих металлов, видно, что он приблизительно на порядок меньше, чем разность потенциалов Гальвани на границах металл — электролит. Следовательно, при контактной коррозии двух металлов, когда разница их коррозионных потенциалов может достигать одного Вольта и более, в рамках принятой модели влияние потенциала Гальвани относительно невелико и составляет величину порядка одного процента, а возможно и менее.

Выводы

1. В статье, на базе решения проблемы Вольта, предложенной А. Н. Фрумкиным, и эффекта Пельтье, произведена оценка величины потенциала Гальвани на границе двух металлов.

2. Предложен порядок расчёта разности двух потенциалов Гальвани на границе металл — электролит для электрохимической системы с металлами, находящимися в нулевых растворах, и выявлено, в пределах погрешности, количественное совпадение с экспериментом.

3. Произведена оценка влияния потенциала Гальвани между двумя металлами на скорость их контактной коррозии, и установлено, что в рамках принятой модели он составляет величину порядка одного процента от общей электродвижущей силы коррозирующей электрохимической системы.

Summary

In this paper, on the basis of problem solution Volta, proposed A.N. Frumkin, evaluated the magnitude of the potential of Galvani on the border of the two metals and the effect of this magnitude for the total an electromotive force generated by the contact of two metals corrosion.

Литература

1.Фрейман Л.И. Об ускоренных испытаниях и совершенствовании медно-сульфатных электродов длительного действия для систем катодной защиты / Л.И.Фрейман, Е.Г.Кузнецова, М.А.Сурис, В.М.Левин // Монтажные и специальные работы в строительстве. — 1999. № 7. С. 17 — 19.

2. Киселёв В.Г. Экспресс-прогноз долговечности электродов сравнения для установок электрохимической защиты / В.Г.Киселёв, В.Г.Волокитин, С.В.Дончевский, Г.И.Сигаев // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1997. № 9. С. 25 — 28.

3. Единая система защиты от коррозии и старения; Сооружения подземные; Общие требования к защите от коррозии. ГОСТ 9.602 — 2005. Москва, «Стандартинформ», 2006.

4. Калашников С.Г. Электричество / С.Г.Калашников //Ленинград: «Наука», 1985. 576 с.

5.[Электронный ресурс] http://www.kazedu.kz/referat/161160

6.[Электронный ресурс] http://www.calc.ru/601.html.

7. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия / Л.И.Антропов // М. «Высшая школа», 1975. 568 с.

Поступила в редакцию 02 августа 2013 г.

Киселев Владимир Геннадьевич — д-р техн.наук, доцент, профессор кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ГОУ СПб ГПУ. Тел: 8(812)2474828. E-mail: [email protected].

Медяный Сергей Александрович — ведущий инженер-проектировщик ЗАО «Лонас технология», AF Дивизион Энергия.Тел: 8(812)3252174. . E-mail: [email protected].

Связь занятости, способностей и потенциала (LEAP)

ПРОГРАММА

Краткое описание программы: Job Link — это программа Объединения занятости, способностей и потенциала (LEAP), Кливлендского центра независимой жизни, обслуживающего людей в округах Кайахога и Лорейн с 1981 года. важные жизненные выборы и изменения для расширения их возможностей трудоустройства и самостоятельной жизни ».

Программа развития и трудоустройства молодежи Job Link помогает малообеспеченным молодым людям с ограниченными возможностями раскрыть свой потенциал и спланировать свое будущее.Программа прививает отношение, поведение и навыки, необходимые молодежи, чтобы получить и сохранить работу, а также стать успешными членами своего сообщества. Job Link — это круглогодичная переходная программа, обеспечивающая обучение навыкам самостоятельной жизни, связанным с работой. Он сочетает в себе обучение в классе и обучение на базе сообщества для удовлетворения индивидуальных потребностей и целей учащихся. Программа направлена на то, чтобы помочь учащимся в успешном переходе от школы к работе и взрослой общественной жизни.

Трехлетняя программа обучения включает:

Оценка и оценка
Самосознание
Социальное взаимодействие и навыки межличностного общения
Эффективное общение
Доступ к ресурсам сообщества
Решение проблем / разрешение конфликтов
Постановка целей / планирование на будущее
Навыки, связанные с трудоустройством

Структура / дизайн программы: Job Link — это ориентированная на карьеру образовательная программа, проводимая в нескольких средних школах Кливленда, которая дополняет услуги школьной системы по переходу для учащихся специального образования.Программа предоставляет учащимся в школе молодым людям возможности для развития навыков, которые помогут им перейти к карьере и жизни после окончания средней школы. В течение каждого учебного года определяются новые девятиклассники для начала оказания услуг в десятом классе. Студенты участвуют в программе в течение трех лет с возможностью двух летних стажировок. Индивидуальные услуги, предоставляемые инициативой, вписываются в услуги перехода индивидуального плана обучения каждого учащегося. Выпускники старшего возраста переходят на работу с необходимой поддержкой.

Job Link ежегодно обслуживает около 100 студентов с нарушениями развития, включая умственную отсталость, расстройства аутистического спектра, глухоту и потерю слуха. Они также обслуживают студентов с нарушениями развития, родным языком которых является испанский. Учащиеся проходят обучение с 10 по 12 классы и после окончания учебы.

Услуги по развитию молодежи и занятости предоставляются учащимся старших классов с ограниченными возможностями в партнерстве с муниципальным школьным округом Кливленда, городом Кливленд, Комиссией по реабилитационным услугам Огайо и Советом по умственной отсталости и порокам развития округа Кайахога.

Координатор в каждой школе встречается два раза в неделю со студентами в небольших группах. Разделы учебной программы сосредоточены на отдельном человеке, отношениях с семьей и друзьями, планировании будущей жизни, отношениях с обществом и всех аспектах вопросов, связанных с трудоустройством. Летняя программа предоставляет участникам 10-недельный опыт работы в различных отделах Медицинского центра Управления по делам ветеранов в Кливленде.

Рабочие состояния: OH

Молодежь Адресная группа:
• Молодежь, посещающая школу
• Сбежавшая и бездомная молодежь
• Молодежь с ограниченными возможностями
• Беременная или воспитывающая ребенка молодежь
• Молодежь-правонарушитель
• Молодежь в приемных семьях или стареющая
• Городская молодежь
• Молодежь из числа меньшинств

ODEP Финансируемый: Нет
Профиль Год: 2007

ИННОВАЦИОННАЯ ПРАКТИКА

Подготовка к карьере и практический опыт обучения: Работодатели сообщества активно участвуют в программе Job Link.Департамент по делам ветеранов, InterContinental Hotels, VIP-сантехника, Tire Kingdom, производители металла, бакалея Top, Библиотечная система округа, Театр Sign Stage, отели Marriott, Управление социального обеспечения и школа AG Bell School — вот несколько работодателей, которые предоставляют возможности для обучения, работу- поиск опыта и сайтов по трудоустройству. Многие работодатели участвуют в дискуссиях по вопросам карьеры, проводят фиктивные собеседования, которые записываются на видео и оцениваются, предоставляют возможности для слежки за работой и проводят информационные собеседования для студентов, даже если в настоящее время вакансий нет.Сайты по трудоустройству предлагают краткосрочный опыт работы в условиях конкуренции, и несколько работодателей используют этот «опыт работы на уровне общины» в качестве учебного шага для получения постоянной работы в своей компании. Во время работы работодатели официально проверяют успеваемость студентов и предоставляют отзывы.

Выпускники

Job Link получают работу с помощью специалистов по трудоустройству Job Link. После того, как работодатель нанимает выпускника Job Link, Job Link предоставляет существенные вспомогательные услуги, включая обучение на рабочем месте и / или за его пределами на этапах обучения новой работе, услуги переводчика с языка жестов, услуги перевода для участников ESL и ежемесячные наблюдение за успеваемостью студентов.Программа поощряет работодателей связываться со специалистом по трудоустройству при возникновении любой проблемы, которая может повлиять на трудоустройство молодежи. Несколько примеров работы, полученной молодежью Job Link, включают: помощник учителя в местной школе, страницу библиотеки, персонал отдела кадров и повар на банкетной линии в конференц-центре, носильщик в отеле, техник фотолаборатории, помощник по домашнему здоровью и Клерк по инвентаризации. Студенты могут участвовать в программе летнего трудоустройства, которая координируется и контролируется LEAP в Медицинском центре по делам ветеранов и на других общественных объектах.

Развитие и лидерство молодежи: Молодежь Job Link поощряется к участию в возможностях обучения лидерству и развитию, таких как Совет губернатора Огайо по вопросам молодежного лидерства с ограниченными возможностями, Саммит молодежного лидерства Огайо и Национальная сеть молодежного лидерства. Кроме того, Job Link поощряет гражданскую позицию посредством волонтерской работы и общественных работ. Программа получила два мини-гранта от Центра некоммерческих организаций им. Манделя при Университете Кейс Вестерн Резерв на реализацию проектов обучения сервису.

Один из проектов включал в себя дошкольное учреждение, в котором ученики Job Link предоставляли товары для рукоделия и книги сказок, а также помогали детям создавать куклы и кукольные сцены на основе рассказов. Дети разыграли кукольные спектакли для учеников Job Link. Образовательный компонент этого проекта касался стандартов языка и исполнительского искусства для студентов Job Link.

Второй проект позволил глухой и слабослышащей молодежи Job Link связаться с пожилыми людьми в Columbus Colony Elderly Care, учреждении, которое обслуживает глухих пожилых людей.Молодежь Job Link создала видеоролики о себе, а также поздравительные открытки и поздравления, которые были отправлены жителям. За этим последовали посещения учреждения, во время которого молодежь могла общаться и общаться с пожилыми людьми и практиковать свои коммуникативные навыки.

Многие студенты изучают американский язык жестов в качестве требования иностранного языка, и важная часть этого курса посвящена теме «Наследие глухих». Из своего общения со старшими ученики узнают кое-что о наследии глухих.Что касается знакомства с миром труда, студенты узнают о различных прошлых карьерах жителей и их пути к этому. Каждый ученик ведет дневник, чтобы записывать и записывать свой опыт, а также делиться с другими учениками. Групповые мероприятия также используются для развития навыков построения команды и решения проблем.

Job Link использует разнообразие молодежи (социально-экономические, расовые, умственные, физические, а также глухие и слабослышащие), чтобы разрушить барьеры и помочь студентам учиться друг у друга и работать вместе.Учебная программа направлена на защиту интересов и разрешение конфликтов, а уроки учат студентов тому, как с уважением не соглашаться, и поощряют откровенные дискуссии о различиях между людьми. Например, инициатива способствует развитию интереса к наследию глухих и достижениям людей с ограниченными возможностями. Молодежь может посещать открытые тренировки взрослой передвижной баскетбольной команды отделения Огайо Национальной ассоциации глухих атлетов, становиться взрослыми образцами для подражания и участвовать в общественных мероприятиях Кливлендского отделения Защитников глухих.Одноранговое наставничество поощряется в рамках учебных аспектов программы, а также через возможности, в которых успешные выпускники программы возвращаются, чтобы рассказать свои истории и уроки, которые они извлекли, новым участникам.

Соединяющие мероприятия: Для обеспечения комплексного обслуживания вопросы во всех аспектах школьной, домашней и общественной жизни каждого участника решаются на индивидуальной основе. Job Link стремится изменить точку зрения молодежи и их семей от права на расширение прав и возможностей.Координаторы программы оценивают индивидуальные потребности каждого учащегося и помогают им в разработке индивидуального плана. В планах учащихся есть конкретные вопросы, которые помогут им в самооценке и в планировании будущего. Персонал также запрашивает мнение родителей и учителей. Инвентаризация сильных сторон, потребностей и интересов является частью студенческого плана, который ежегодно переделывается и пересматривается в течение года студентом и персоналом. Контрольные списки индивидуальных потребностей используются для обеспечения решения выявленных проблем.Содержание учебной программы постоянно развивается по мере изменения потребностей, целей и возможностей учащихся. Услуги предоставляются в составе небольшой группы в зависимости от уровня функционирования и продолжительности участия. Эта структура также позволяет индивидуально подходить к каждому юноше. Из-за многочисленных потребностей и препятствий, с которыми сталкиваются молодые люди с ограниченными возможностями, им требуется комплексная комплексная поддержка и услуги для достижения большей независимости. Обучение доступу к ресурсам в сообществе и их использованию помогает удовлетворить эти потребности и устранить препятствия.Каждый год учащиеся знакомятся с деятельностью на уровне сообщества и участвуют в обсуждениях со спикерами из различных общественных служб. Этот тип обучения функциональным навыкам ведет как к личному развитию, так и к развитию навыков самостоятельной жизни и трудоустройства.

Вспомогательные услуги, предоставляемые молодежи Job Link, также часто оказываются и членам семьи, например, помощь в подаче заявок на получение талонов на питание, Medicaid и пособий по социальному обеспечению. Персонал программы облегчает доступ к таким услугам, как консультации, юридическая помощь или медицинское / стоматологическое вмешательство.Всестороннее руководство и консультационные услуги по вопросам злоупотребления психоактивными веществами и психического здоровья доступны по направлению в Совет MRDD округа Кайахога (обслуживающий лиц с умственной отсталостью и другими нарушениями развития) и Службу здравоохранения Северо-Восточного Огайо (обслуживающий глухих или слабослышащих). слух). В учебной программе, посвященной здоровью, также рассматриваются вопросы профилактики алкоголя и наркотиков.

Направления передаются в Комиссию по реабилитационным услугам штата и Совет графства MRDD.Предоставляется ориентация, обучение и помощь со специальным транспортом. Постпрограммная поддержка включает как минимум один год последующего наблюдения и направление в соответствующие службы для взрослых по мере необходимости.

Вовлечение семьи и поддержка: Инициатива активно вовлекает членов семьи учащихся и / или других значимых взрослых в свою деятельность, такую как встречи по планированию, группы по вопросам карьеры, праздничные мероприятия, общественные мероприятия и наблюдение за групповым обучением программы.Как упоминалось ранее, Job Link часто предлагает членам семьи услуги поддержки, предоставляемые студентам. Посещения на дому являются обычным делом для оказания комплексных услуг и привлечения родителей и опекунов. Job Link также предоставляет услуги устного перевода для студентов и членов семьи на встречах, встречах или даже между родителями и учениками, когда никто в доме не знает язык жестов. Услуги переводчика (английский / испанский) предоставляются, чтобы помочь испаноязычным студентам и их семьям разобраться в школьной переписке и корреспонденции агентств или для организации встреч.Наконец, в рамках инициативы организуются семинары для родителей по таким темам, как имущественное планирование, опекунство и планирование жизни ребенка с ограниченными возможностями. Job Link общается с семьей по телефону, на дому, в заметках и письмах, листовках, информационных бюллетенях и на семейных собраниях для планирования карьеры.

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ПРАКТИКА / АДМИНИСТРАЦИЯ

Менеджмент: Все программы LEAP, включая Job Link, аккредитованы Комиссией по аккредитации реабилитационных учреждений (CARF), которая устанавливает стандарты предоставления качественных услуг и постоянного улучшения.В 2002 году отчет об исследовании CARF показал, что LEAP в значительной степени соответствует стандартам CARF и демонстрирует образцовое соответствие в отношении программы «Рабочие ссылки», защиты интересов потребителей и лидерства. В отчете за 2005 год говорится, что «многие люди, сталкивающиеся с серьезными препятствиями на пути к трудоустройству, нашли работу, соответствующую их предпочтениям и сильным сторонам, и находились в непосредственной близости от места их проживания. Обслуживаемым лицам был предоставлен широкий спектр профессий. Служба Job Link — отличный способ помочь старшеклассникам перейти на работу.Услуги начинаются в первый год обучения и следуют за людьми через трудоустройство. Налажены прекрасные отношения с местными школами, которые значительно активизировали усилия по оказанию помощи обслуживаемым лицам ».

Система управления результатами

LEAP разработана в соответствии с форматом United Way Services. Данные, относящиеся к прогрессу в достижении программных целей, собираются из записей приема, записей посещаемости, отчетов о ходе выполнения индивидуального плана, ежемесячных отчетов о проделанной работе, записей о трудоустройстве, обзоров записей, переписки и коммуникаций, самоотчетов и наблюдений, задокументированных в примечаниях к делу.Опросы удовлетворенности участников, членов их семей, работодателей и других заинтересованных сторон проводятся на регулярной основе, чтобы получить информацию для постоянного улучшения. Соответствующие демографические и статистические данные отслеживаются в электронном виде, а все другие документы и отчеты хранятся в файлах дел студентов. Такие данные по каждому обслуженному молодому человеку (в соответствии с Законом об инвестициях в рабочую силу) также хранятся в государственной системе базы данных по кадровым ресурсам.

Повышение квалификации персонала: Все сотрудники LEAP обязаны участвовать в образовании и обучении в соответствии с их должностями.В качестве контрактного агентства с Советом по умственной отсталости / порокам развития округа, наши сотрудники участвуют в тренингах, которые совет предоставляет, включая СЛР и первую помощь, обучение по вопросам инвалидности и процедуры для сообщения о серьезных необычных происшествиях (пренебрежение, жестокое обращение, другие инциденты причинения вреда). , так далее.). Программа поддерживает и поощряет непрерывное образование, а также начала использовать Национальное сотрудничество по вопросам трудовых ресурсов и инвалидности для знаний, навыков и способностей молодежи (KSA) специалистов по обслуживанию молодежи в качестве ресурса для развития персонала.

Сотрудничество: Совместными усилиями все школы чрезвычайно поддерживают услуги программы и вносят неденежную поддержку, предоставляя учебные помещения и доступ к школьным ресурсам (включая копировальные аппараты, телефоны, компьютеры и доступ в Интернет, библиотечные услуги и т. Д.). и аудио / визуальное оборудование) доступ к записям студентов, а также помощь в изменении расписания занятий студентов для включения услуг Job Link. Координаторы программы Job Link участвуют в IEP и других встречах в составе переходной группы.Job Link сотрудничает с работодателями из сообщества, которые добровольно участвуют в карьерных панелях Job Link и предоставляют молодежи возможности для слежки за работой и опыта работы. Кроме того, программа тесно сотрудничает с другими программами под эгидой столичного лютеранского министерства (LMM), которые тесно связаны с пульсом общества. LMM осуществляет проект по реабилитации молодых афроамериканцев, возвращение молодежи, поддержку подростков из групп риска и молодежный приют Вестхейвен, и это лишь некоторые из них.

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА УСПЕХА (ИНФОРМАЦИЯ И АНАЛИЗ)

Данные: Результаты для выпускников (1994-2004)

Уровень трудоустройства или обучения выпускников: 84%
Средний годовой уровень удержания занятости: 82%
Степень завершения программы (и завершения учебного года): 95%

ДОКУМЕНТАЦИЯ СТОРОННИХ СТОРОН

Участие в Национальной коалиции по трудоустройству молодежи:

Job Link был отмечен премией Сети перспективных и эффективных практик (PEPNet) за эффективное развитие молодежи и услуги по трудоустройству в Вашингтоне, округ Колумбия.C. в декабре 2001 года. С 1996 года более 200 кандидатов прошли этот тщательный процесс рассмотрения, и только 69 из Северной Америки были отобраны для признания PEPNet.
Институт PEPNet: Ежегодная конференция по трудоустройству и развитию молодежи в Вашингтоне, округ Колумбия. На этой конференции выступили сотрудники и молодежь Job Link.
Академия новых лидеров: В 2002 году директор программы Job Link участвовал в годичном тренинге для специалистов по работе с молодежью, который включал работу в тематической исследовательской группе по вопросам развития молодежного лидерства.
В июне 2003 года директор программы Job Link был одним из 20 специалистов по работе с молодежью, отобранных со всех концов США для участия в Форуме молодежной политики и Дне защиты интересов на Капитолийском холме.

На сегодняшний день пять студентов Job Link подали заявку и были приняты для участия в Форуме молодежного лидерства при губернаторском совете в Колумбусе, шесть участвовали в саммите лидеров штата Огайо, а один студент участвовал в Национальной сети молодежного лидерства в Вашингтоне, округ Колумбия.С.

ОРГАНИЗАЦИЯ
Название организации: Связь занятости, способностей и потенциала (LEAP)
Директор организации: Сандра Карлсон
Название программы: Ссылка на вакансию
Уличный адрес: 1468 W. 25th St.
Город: Кливленд
Штат: OH
Веб-сайт: http://www.leapinfo.org

КОНТАКТ
Контактное лицо: Сандра Карлсон
Должность для контакта: Программный директор
Контактный адрес электронной почты: [email protected]

Использование наставничества и ранних исследований для развития академического потенциала

Что такое LEAP?

Программа LEAP — это двухлетняя программа, которая предназначена для того, чтобы дать студентам-биологам (PNB, EEB, MCB) уникальный опыт для максимального раскрытия их академического потенциала.Опыт первых исследований и формирование сообщества показали, что они улучшают академическую успеваемость студентов. Каждый участник получит специализированное наставничество со стороны преподавателей и получит возможность пройти исследовательскую подготовку, начиная с уровня новичка. Участвующие в программе преподаватели помогут вам отточить свои академические навыки, создать сообщество с преподавателями-исследователями и другими участниками и повысить готовность к исследованиям. Разнообразие мыслей, точек зрения и подходов имеет важное значение для успеха области и страны. Поэтому мы хотели бы предложить эту программу студентам с разнообразным опытом, которые заинтересованы в продолжении исследовательской карьеры в биомедицинских науках.

Каковы будут мои обязательства?

Участники встречаются раз в неделю и должны регистрироваться на соответствующий курс LEAP каждый семестр. Программа LEAP соединит вас и подготовит вас к другим стипендиальным программам, повысит общий успех участников и расширит карьерный выбор студентов. Студенты могут отказаться от участия в программе в любом семестре.

Год 1 Семестр 1 — Изучение исследований I : Участники познакомятся с основами генетической биологии и биоинформатики.(PNB 3298 Раздел 24)

Year 1 Semester 2 — Exploring Research II: Участники проведут обзор литературы и приобретут исследовательские навыки в области биоинформатики.

, 2-й год, семестр 1 — Начало исследования I : участники получат дополнительные навыки исследования в области молекулярной биологии.

Год 2 Семестр 2 — Начало исследования II : Участники будут участвовать в лабораторных работах или зачислены на исследовательский опыт на основе курса.

Осваиваем практические навыки в увлекательной обстановке!

Чтобы зарегистрироваться в программе, заполните следующую форму.

Сердечный LEAP | Аксион Биосистемс

LEAP: для регистрации потенциала сердечного действия

Сердечный потенциал действия — это электрический сигнал, характеризующийся деполяризацией через клеточную мембрану кардиомиоцитов, что приводит к сокращению сердца. Формы потенциала действия предоставляют жизненно важную информацию о биологии кардиомиоцитов, их здоровье и реакции на лекарство.Однако для измерения потенциала сердечного действия традиционно требуются инвазивные методы, такие как ручной зажим, или этикетки, такие как чувствительные к напряжению красители.

Технология

LEAP обеспечивает неинвазивный мониторинг сердечного потенциала без этикеток в высокопроизводительном формате в реальном времени. LEAP можно использовать для количественной оценки морфологии потенциала действия, нарушений реполяризации, таких как ранние после деполяризации (EAD), и факторов риска аритмии, таких как триангуляция. Ключевые показатели, такие как время нарастания, длительность потенциала действия (APD), коэффициент триангуляции и процент ударов с EAD, все автоматически обнаруживаются LEAP.

Как работает LEAP?

LEAP означает локальный потенциал внеклеточного действия. Теория, лежащая в основе LEAP, аналогична теории патч-зажима, где амплитуда записанного сигнала пропорциональна сопротивлению уплотнения между электродом и ячейкой.

В отличие от сигнала потенциала поля, индукция LEAP увеличивает связь между ячейками и электродом, позволяя измерять гораздо больший сигнал потенциала действия.Повышенное сцепление между ячейкой и электродом стабильно в течение 10-20 минут или дольше, что позволяет внеклеточному мониторингу сердечного потенциала действия без нарушения основной биологии красителями или инвазивными электродами.

«Анализ LEAP устраняет важный пробел в этой области, а именно предоставляет неинвазивное решение для записи высококачественных потенциалов действия от сердечных клеток с использованием формата высокой пропускной способности. Анализ LEAP может изменить правила игры».

Бернар Фермини, PH.D.
Главный научный сотрудник, Coyne Scientific

Чем отличается LEAP от классического потенциала поля?

Полевой потенциал долгое время был стандартом для высокопроизводительной электрофизиологии сердца in vitro . Потенциал поля является производным от основного сердечного потенциала действия, но больше напоминает сигнал клинической электрокардиограммы (ЭКГ) с низкой амплитудой. Начальная фаза деполяризации видна как резкий всплеск, похожий на комплекс QRS, за которым следует медленная реполяризация, аналогичная зубцу T.Хотя потенциал поля оказался высокоэффективным для высокопроизводительного скрининга лекарств и других приложений, форма потенциала поля может скрыть сложные нарушения реполяризации и ограничить сравнение с золотым стандартом записи ручным зажимом.

Сигнал LEAP точно отражает форму и продолжительность лежащего в основе потенциала действия. Большой сигнал позволяет автоматизировать обнаружение и классификацию аритмических событий, таких как зубчатые EAD, скользящие EAD или эктопические ритмы.LEAP также предоставляет метрики, недоступные из потенциала поля, такие как время нарастания и триангуляция.

Поскольку LEAP работает на каждом электроде независимо, сигналы потенциала поля и LEAP могут регистрироваться из одной и той же скважины одновременно, обеспечивая прямое отображение между характеристиками потенциала поля и потенциала действия. Таким образом, LEAP обеспечивает подтверждение и автоматизацию обнаружения функций.

Одновременные измерения LEAP и потенциала поля (FP) обеспечивают преобразование между сигналами FP и LEAP.LEAP индуцировали на половине микроэлектродов в каждой лунке 48-луночного планшета MEA iCell CM2. Пример сигналов LEAP и FP из одной и той же скважины при дозировании E-4031. Деполяризация выровнена между сигналами LEAP и FP, но EAD можно было бы более надежно обнаружить на трассе LEAP.

Загрузить документ LEAP

Преимущества LEAP

Благодаря более широким характеристикам сигнала, анализ LEAP устойчив к фармакологическим манипуляциям, которые могут затруднить обнаружение характеристик потенциала поля.

Например, блокаторы натриевых каналов вызывают заметное изменение амплитуды спайков. Однако при более высоких дозах амплитуда всплеска может стать слишком маленькой, чтобы ее можно было обнаружить. Однако увеличение времени нарастания сигнала LEAP все еще можно легко измерить даже при высоких дозах. Подобные эффекты можно наблюдать при высоких дозах блокаторов hERG, когда блокировка hERG начинает влиять на мембранный потенциал покоя.

Точно так же соединения, такие как теродилин, которые вызывают триангуляцию, могут сглаживать свойство реполяризации потенциала поля, называемое «зубцом T».Возникающий в результате широкий зубец T малой амплитуды трудно обнаружить и количественно оценить. Напротив, триангуляцию легко обнаружить и измерить в сигнале LEAP.

Заявки LEAP

LEAP идеально подходит для регистрации даже небольших различий в морфологии потенциала действия при сердечном здоровье и заболевании, а также в ответ на соединения. LEAP — мощный инструмент для многих приложений, включая:

Автоматическое обнаружение APD и EAD для высокопроизводительного скрининга наркотиков
Прогнозирование риска аритмии для проверки сердечной безопасности и кардиотоксичности
Характеристика морфологии потенциала действия у кардиомицетов, индуцированных человеческими плюрипотентными стволовыми клетками (hiPSC)
Изучение влияния генетических манипуляций на электрофизиологию сердца
Сравнение биологии сердца в здоровом и больном состоянии

Новый метод измерения потенциала действия на интактных сердечных монослоях с помощью технологии многолуночной матрицы микроэлектродов

Индукция LEAP преобразует сигнал потенциала поля в сигнал потенциала действия на плоских микроэлектродах

При культивировании in vitro кардиомиоциты образуют спонтанно бьющийся синцитий и производят сигнал сердечного FP, который может быть обнаружен микроэлектродами, встроенными в субстрат планшета для культивирования.Пример коммерчески доступного прозрачного многолуночного планшета MEA, засеянного кардиомиоцитами, показан на рис. 1а. В этом отчете описан новый процесс индукции, который увеличивает связь кардиомиоцитов с плоскими микроэлектродами, так что сигнал напряжения, обнаруживаемый на микроэлектродах, изменяется с FP на морфологию сигнала AP. Пример сигналов напряжения, записанных до и после индукционного процесса, представлен на рис. 1b. После процесса индукции сигнал, называемый локальным внеклеточным потенциалом действия (LEAP), существенно увеличился по амплитуде и изменился по форме, чтобы напоминать сердечную AP.Сигналы FP и LEAP на рис. 1в регистрировались одновременно с разных электродов в одной лунке. Процесс индукции LEAP может работать независимо на каждом электроде (дополнительные подробности см. В экспериментальных процедурах), что позволяет осуществлять прямую трансляцию между конечными точками электрофизиологии FP и AP из одного и того же синцития.

Рисунок 1

Индукция LEAP преобразует потенциалы поля в потенциалы действия. ( a ) 96-луночный планшет CytoView MEA со вставкой, на которой показано изображение iCell CM ² в ярком поле с 4-кратным увеличением, выращенное в одной лунке на восьми плоских микроэлектродах.( b) Пример преобразования сигнала на одном плоском электроде до и после индукции LEAP. ( c) кривых LEAP и FP (усредненных по 5 ударам), записанных с соседних электродов в той же лунке. Указаны маркеры деполяризации (LEAP: время нарастания; FP: AMP) и реполяризации (LEAP: APD на различных стадиях реполяризации; FP: FPD). Серая пунктирная линия показывает, что FPD возникает между APD50 и APD90.

В предыдущих отчетах сигналы LEAP наблюдались спонтанно.Здесь мы сообщаем как минимум об одном спонтанном сигнале LEAP в ~ 3,0% скважин (13 из 432). Спонтанные сигналы LEAP и индуцированные сигналы LEAP функционально эквивалентны, каждый из которых характеризуется большим увеличением силы сигнала, изменением морфологии сигнала FP на AP и изменением прикрепления электрода клетки к электроду. Дополнительное видео S1 иллюстрирует схему сокращения ячейки и напряжение на электродах во время спонтанного LEAP, тогда как дополнительное видео S2 представляет сокращение ячейки и напряжение на электродах до и после индукции LEAP.В оставшейся части рукописи сигналы LEAP будут относиться к сигналам, генерируемым процессом индукции LEAP, поскольку распространенность спонтанных сигналов LEAP слишком низка и спорадическая, чтобы гарантировать разработку анализа.

Мы сравнили стабильность сигналов LEAP с сигналами AP, записанными после электропорации. Электропорация вырабатывала сигналы AP путем временного открытия пор в клеточной мембране в ответ на короткие электрические стимулы высокой интенсивности (см. Методы). Однако амплитуда сигналов AP быстро уменьшалась со временем (см. Рис.2а, например след), предположительно, когда поры мембраны закрылись. Для сравнения, сигналы LEAP были стабильными в физиологически и фармакологически значимых временных масштабах, как показано в примере на рис. 2b. Для количественной оценки стабильности сигнала к iCell CM2 применяли электропорацию на всех электродах в 42 лунках, а процент лунок с постоянными сигналами AP измеряли через 2, 5, 10 и 20 минут. В соответствии с предыдущими сообщениями ^25,26,28, амплитуда сигнала AP уменьшалась в течение 2 минут после электропорации, и все сигналы AP возвращались к FP через 10 минут.Впоследствии индукция LEAP была применена ко всем электродам в тех же 42 лунках. В отличие от электропорации, сигналы LEAP сохранялись намного дольше, более чем в 90% лунок сохранялись сигналы AP высокой амплитуды после 20 минут после индукции (рис. 2c). Важно отметить, что ценность этой технологии для скрининга зависит от надежных измерений в каждой лунке многолуночного планшета. По этой причине экспериментальный протокол (см. «Методы») для всех экспериментов по дозированию был разработан с учетом 10–20 минут стабильности сигнала AP, обеспечиваемого индукцией LEAP.

Рисунок 2

В отличие от электропорации, LEAP стабилен в течение длительного времени. Электропорацию проводили в 42 лунках 48-луночного планшета Classic MEA, культивированного с iCell CM ². После спада электропорации в те же лунки применяли LEAP. ( a) Типичный сигнал электропорации, показывающий быстрое возвращение к FP. На вставке показана форма FP через две минуты после индукции. ( b) Типичный сигнал LEAP со стабильной амплитудой. На вставке показано, что стабильная форма LEAP сохраняется через две минуты после индукции.( c) Процент лунок со стабильным сигналом АР через 0, 2, 5, 10 и 20 минут после индукции. LEAP сохранялся более 20 минут, тогда как электропорация быстро угасала.

Кроме того, индукция LEAP не изменяет и не нарушает здоровье клеток. Сигналы FP были записаны перед индукцией LEAP в 48 лунках, засеянных iCell CM2. После индукции сигналы LEAP в конечном итоге превратились в FP, и FP были записаны через 48 часов. Форма FP не изменилась на том же электроде, несмотря на успешную индукцию LEAP (рис.3а). FPDc до и 48 часов спустя были тесно коррелированы во всех 48 лунках (R2 = 0,84, p <0,001, рис. 3b). Кроме того, чтобы показать, что LEAP является локальным эффектом и не нарушает поведение соседних клеток, LEAP индуцировали на половине электродов (4) в половине лунок (48) 96-луночного планшета. Затем регистрировали FP с оставшихся электродов в каждой лунке до и после индукции LEAP. Изменение FPD (U-критерий Манна-Уитни, p = 0,77) и АД (p = 0,097) не отличалось между LEAP и контрольными лунками сразу после LEAP или через 1 час (рис.3в).

Рисунок 3

LEAP не нарушает функцию или поведение кардиомиоцитов. ( a ) FP регистрировали до и через 48 часов после индукции LEAP на всех электродах 96-луночного планшета Classic MEA с iCell CM ². На FP не влияла индукция LEAP. ( b) FPDc до и после LEAP сильно коррелировали (R ² = 0,84, p <0,001). Каждая точка представляет собой FPDc до и через 48 часов после индукции LEAP для лунки, при этом линия единицы черного цвета для сравнения.( c) Здесь индукция LEAP применялась к половине электродов в половине лунок 96-луночного планшета Classic MEA с iCell CM ². FP были записаны до и через 60 минут после индукции LEAP. Гистограммы представляют собой процентное изменение (среднее ± стандартное отклонение по лункам) BP и FPDc, измеренное по сигналу FP, от до и до 60 минут после индукции LEAP. Изменения АД и FPD не различались между контрольными (без LEAP) и LEAP лунками (U-тест Манна-Уитни, АД p = 0.097, FPDc p = 0,77).

Одновременные измерения LEAP и FP устанавливают трансляцию между сигналами FP и AP

Измерения LEAP и FP, собранные одновременно, сравнивались для определения точности сигналов LEAP относительно установленной методики многолуночных измерений FP. Индукцию LEAP проводили на половине электродов на лунку в 48-луночном планшете, засеянном iCell CM ², пример лунки представлен на рис. 4a. Амплитуда сигналов LEAP после индукции обычно была переменной, представляя различные степени связи между ячейкой и электродом, но форма AP была постоянной на всех электродах.На рис. 4b показаны отдельные нормированные по амплитуде сигналы LEAP (серый цвет, n = 8 электродов) вместе со средним значением по электродам (черный) от тех же электродов, что и на рис. 4a. Отдельные сигналы LEAP хорошо согласовывались, особенно на APD90, несмотря на отбор проб из разных локальных популяций клеток внутри синцития.

Рисунок 4

Одновременные измерения LEAP и FP устанавливают трансляцию между сигналами FP и AP. LEAP индуцировали на половине микроэлектродов в каждой лунке 48-луночного планшета Classic MEA iCell CM ².( a) Типичная скважина, показывающая формы сигналов LEAP от восьми электродов (слева) и FP от восьми электродов (справа). ( b) Несмотря на различия в амплитуде сигнала, формы LEAP были одинаковыми для всех электродов в лунке. Формы сигналов LEAP (усредненные по 5 ударам) от каждого из восьми электродов показаны серым, а среднее значение по электродам наложено черным. APD30, 50 и 90 отмечены серыми точками на каждом следе электрода. ( c) APD90 и 50 коррелировали с FPD во всех лунках.Каждая точка представляет FPD и APD90 (черный) или APD50 (серый) из одной лунки (n = 48 лунок). Линейная регрессия наилучшего соответствия построена для APD90 (черный) и APD50 (серый) как функция FPD (t-критерий наклона относительно нуля, p <0,001). ( d) Пример сигналов FP и LEAP из одной и той же скважины при дозировании DMSO (слева) или E-4031 (в центре, справа). При управлении транспортным средством деполяризация и реполяризация согласованы между FP и LEAP. При блоке hERG как FP, так и LEAP были пролонгированы, и развились EAD.EAD были автоматически обнаружены на сигналах LEAP (закрашенные белые треугольники) и визуально идентифицированы на FP (белые белые треугольники) для прямого сравнения характеристик.

Мы количественно оценили автоматическое обнаружение APD50 и APD90 по сигналам LEAP и сравнили с полуавтоматическим обнаружением FPD с контрольных электродов в каждой лунке (рис. 4c). APD коррелировал с FPD в 48 лунках (R ² = 0,67 для APD90 по сравнению с FPD, p <0,001; R ² = 0,47 для APD50 vs.FPD, p <0,001), причем FPD постоянно встречается между APD50 и APD90.

Одновременные измерения LEAP и FP также напрямую устанавливают преобразование «EAD-подобных» функций в FP-сигнале со строго определенными и автоматически обнаруженными функциями EAD в сигнале LEAP. На рисунке 4d представлены одновременно полученные сигналы FP (вверху) и LEAP (внизу) для контрольных (слева, 0,1% ДМСО), пролонгированных (посередине, 10 нМ E-4031) и сильно пролонгированных (справа, 100 нМ E-4031) условий. Характеристики EAD (белые треугольники) были идентифицированы вручную в сигнале FP и с использованием автоматического алгоритма для сигналов LEAP (см. Методы).EAD в сигналах LEAP подтверждают, что небольшие отрицательные отклонения сигнала FP, часто используемые для обозначения аритмической активности в предыдущих исследованиях ³⁰, действительно указывают на события EAD. Важно отметить, что события на FP может быть сложно обнаружить даже обученному пользователю, как показано справа. Высокое отношение сигнал / шум и большая амплитуда, обеспечиваемые индукцией LEAP, позволяют автоматизировать обнаружение EAD и количественную оценку связанных показателей, таких как процент биений с EAD.

Сигналы LEAP воспроизводят ожидаемые ответы на блокаторы ионных каналов.

LEAP точно фиксирует электрофизиологические эффекты блокаторов одно- и многоионных каналов, выявляя аритмогенные реакции, вызванные лекарствами, а также более тонкие изменения в форме AP. Для измерения лекарственного ответа в iCell CM ² вводили либо контроль носителя (ДМСО, n = 8 лунок), либо одну из четырех доз нифедипина, E-4031 или верапамила (n = 3–6 лунок в каждой) через два 48-луночных планшета Classic MEA.Нифедипин, блокатор кальциевых каналов, вызывал дозозависимое сокращение APD (рис. 5а). Напротив, E-4031, блокатор каналов hERG (Human Ether-a-go-related Gene), вызывал удлинение при увеличении доз и индуцировал EAD при двух самых высоких дозах (рис. 5b). Наконец, были обнаружены и многоканальные эффекты. Верапамил блокирует калиевые каналы hERG, но этот эффект смягчается блокадой кальциевых каналов L-типа, как сообщалось ранее in vitro ¹⁶. Таким образом, верапамил приводил к дозозависимому сокращению APD (рис.5c), что делает верапамил соединением с низким уровнем аритмогенного риска ^30,31. В самой высокой дозе (316 нМ) верапамил заставлял клетки прекращать биение.

Рис. 5

Сигналы LEAP воспроизводят ожидаемые ответы на блокаторы ионных каналов. В кардиомиоциты (iCell CM ²), помещенные на 48-луночные планшеты Classic MEA, вводили контрольный носитель или одну из четырех доз нифедипина ( a ), E-4031 ( b ) и верапамила ( c ). . Для каждого соединения нормализованные по амплитуде кривые LEAP (усредненные по 5 ударам) из репрезентативных лунок наложены для ДМСО (черный) и четырех возрастающих концентраций каждого соединения (темно-серый, светло-серый, оранжевый и бирюзовый).Треугольники обозначают автоматически обнаруженные EAD. Столбчатые диаграммы представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение APD30, 50 и 90 в реплицированных лунках (n = 8 для ДМСО, n = 5 для каждой концентрации нифедипина и E-4031, n = 3 для каждой концентрации верапамила). Самая высокая доза верапамила остановила биение кардиомиоцитов.

Изменения времени нарастания и триангуляции также были легко определены количественно с помощью LEAP. Астемизол (n = 6 лунок на концентрацию) вызывал дозозависимое увеличение времени нарастания (рис.6b) для кардиомиоцитов, производных от hiPSC Койна, что, вероятно, является результатом относительно незрелой экспрессии ионных каналов и воздействия блокировки hERG на потенциал покоя мембраны, как сообщалось ранее для кардиомиоцитов, производных от hiPSC ^12,32,33. Амплитуда FP (AMP) также была рассчитана из одних и тех же лунок до и после дозирования, при этом процентное изменение AMP было чувствительно к добавлению астемизола (рис. 6c), так что каждый FP AMP и время нарастания LEAP могли обнаружить изменения при сердечной деполяризации.Пример уменьшенного FP AMP показан для одного электрода на исходном уровне и 30 нМ астемизола (рис. 6c, вставка). Однако при высоких дозах FP AMP может стать слишком маленьким для обнаружения, на что указывают неподвижные (Q) лунки.

Рисунок 6

LEAP количественно определяет время нарастания и триангуляцию, чтобы выявить тонкие изменения в морфологии потенциала действия. ( a ) Кардиомиоциты, полученные из hiPSC Coyne, высевали на 96-луночный планшет Classic MEA и добавляли контрольный носитель или одну из четырех доз астемизола ( a , b , c ).Нарастающая фаза кривых LEAP (усредненная по 5 ударам) из репрезентативных лунок наложена для ДМСО (черный) и четырех возрастающих концентраций астемизола (темно-серый, светло-серый, бирюзовый, оранжевый). Астемизол увеличивал время нарастания АД. ( b) Столбчатые диаграммы представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение времени нарастания в повторяющихся лунках (n = 13 для ДМСО, n = 6 для каждой концентрации астемизола). Одна из шести лунок перешла в состояние покоя (Q) в ответ на 100 нМ астемизола. ( c) Продолжительное время подъема соответствовало снижению FP AMP, при этом несколько лунок переходили в состояние покоя (Q), особенно при более высоких дозах.( d) iCell CM ² кардиомиоцитам вводили контрольный носитель или одну из четырех доз теродилина ( d , e , f ). Кривые LEAP (усредненные по 5 ударам) из репрезентативных лунок наложены для ДМСО (черный) и трех возрастающих концентраций теродилина (светло-серый, бирюзовый, оранжевый). Отключение теродилина во всех повторностях при четвертой и самой высокой дозе (Q, 10 мкМ). ( e) Столбчатые диаграммы представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение отношения триангуляции по повторяющимся лункам (n = 10 для ДМСО, n = 5 для каждой концентрации теродилина).( f) AP-триангуляция соответствовала расширению и уменьшению зубца T соответствующей FP. FP (усредненные по 5 ударам) на исходном уровне (черный) и дозированные 3 мкМ теродилина (бирюзовый) показаны для типичной лунки.

Теродилин вызвал дозозависимое увеличение триангуляции iCell CM ². Триангуляция оценивалась с использованием коэффициента триангуляции ³⁴, так что уменьшение коэффициента триангуляции указывает на увеличение триангуляции (1 = идеальный «квадрат», 0.55 = идеальный «треугольник»). Коэффициент триангуляции устойчиво снижался в зависимости от дозы для теродилина (рис. 6e). Триангуляция была особенно заметной при максимальной дозе (рис. 6d), что указывает на аритмогенный риск, несмотря на отсутствие удлинения APD90 ³⁴. Изменение реполяризации также оценивалось в необработанных сигналах FP из тех же лунок, как показано в примере на рис. 6f. Увеличение триангуляции отражалось в увеличении длительности и уменьшении амплитуды особенности реполяризации в FP.Небольшая функция реполяризации FP при наличии триангуляции затрудняет автоматическое обнаружение, подчеркивая полезность сигнала LEAP для оценки триангуляции.

LEAP фиксирует важные особенности морфологии потенциала действия

В дополнение к усилению обнаружения сложных эффектов, большая амплитуда и высокое разрешение LEAP могут использоваться для распознавания тонких различий в морфологии AP между типами клеток и моделями заболеваний. LEAP был успешно индуцирован в четырех линиях кардиомиоцитов, полученных из hiPSC (рис.7а). Каждая панель на фиг. 7a показывает среднее и стандартное отклонение APD от 10 до 90% в реплицируемых лунках для каждого типа клеток. Клеточные линии характеризовались различной морфологией AP, причем Cor.4U имел самый короткий APD, а Pluricyte — самый длинный APD. Большинство клеточных линий демонстрируют более низкую межлуночную изменчивость APD во время поздней фазы быстрой реполяризации, что делает APD90 полезным маркером времени реполяризации. Кардиомиоциты Койна, однако, характеризовались меньшей вариабельностью во время фазы плато по сравнению с реполяризацией.

Рис. 7

Морфология LEAP из полученных из hiPSC и первичных кардиомиоцитов грызунов. ( a) Время реполяризации LEAP показано для четырех источников кардиомиоцитов, полученных из hiPSC. Реполяризация представлена как среднее ± стандартное отклонение APD по лункам для APD0 — APD90 (iCell CM2 n = 20 лунок, Cor.4U n = 17 лунок, Coyne n = 24 лунки, Pluricyte n = 5 лунок). ( b) Время реполяризации LEAP показано для первичных кардиомиоцитов желудочков новорожденных крыс, трансфицированных GFP (n = 17) и трансфицированных Tbx18 (n = 8).( c) Трансфекция Tbx18 изменяла морфологию AP за счет уменьшения APD30 и APD90 по сравнению с GFP-трансфекцией (U-тест Манна-Уитни, APD30 p <0,001, APD90 p <0,001). ( d) кардиомиоцитов, трансфицированных GFP, демонстрировали более регулярное биение, чем Tbx18 (GFP BP CoV = 8,47 ± 8,50, Tbx18 BP CoV = 39,39 ± 29,23, p <0,001).

LEAP также индуцировался на первичных миоцитах желудочков новорожденных грызунов (NRVM) и показал свою эффективность для распознавания индуцированных изменений морфологии AP (рис.7б). Tbx18 — это эмбриональный фактор транскрипции, который, как было показано, индуцирует перепрограммирование желудочковых кардиомиоцитов в специализированные клетки кардиостимулятора ^35,36,37. Как и ожидалось для узловых AP, Tbx18-трансдуцированные NVRM демонстрируют укороченные APD30 и APD90 по сравнению с контролями GFP (фиг. 8c, U-тест Манна-Уитни, APD30 p <0,001, APD90 p <0,001). Кроме того, коэффициент вариации периода биений был значительно выше для NVRM, трансдуцированных Tbx18, по сравнению с трансдуцированными GFP (GFP BP CoV = 8.47 ± 8,50, Tbx18 BP CoV = 39,39 ± 29,23, p <0,001). Примечательно, что NRVM демонстрируют более нерегулярную частоту спонтанных биений, чем коммерческие hiPSC-CM (обычно <1%), как измерено с помощью коэффициента вариации периода биений ²⁰ (рис. 7d). Эти различия могут отражать относительную незрелость фенотипа hiPSC-CM, поскольку кардиомиоциты плода обнаруживают врожденную автоматичность, которая отсутствует у взрослых кардиомиоцитов ^38,39. Переменная частота биений для разных типов клеток подчеркивает важность контроля скорости биений для количественной оценки морфологии AP в различных популяциях клеток.

Оптогенетическая и электрическая стимуляция использовались для успешной модуляции и управления периодом биений LEAP в течение длительных периодов времени, что важно для сравнения между типами клеток и для обнаружения зависящих от скорости эффектов лекарств и поведения клеток. Чтобы продемонстрировать оптическую стимуляцию сигналов LEAP, кардиомиоциты Cor.4U были временно трансфицированы ChR2 с помощью Xpress.4U LightPace Kit ⁴⁰ на основе мРНК. Затем кардиомиоциты стимулировали импульсами синего света длительностью 5 мс, подаваемыми на 1.5 Гц, 2 Гц, 2,5 Гц и 3 Гц последовательно по 60 секунд каждый. Период биений адаптировался почти сразу, в то время как FPD и APD90 медленно адаптировались к устойчивому состоянию в течение 20–30 ударов ²⁰. На рис. 8а показаны значения BP, FPD и APD90 при последовательных скоростях стимуляции для типичной скважины. Наложенные средние удары LEAP для каждой из частот стимуляции представлены на рис. 8b.

Точно так же электрическую стимуляцию проводили в отдельном эксперименте с помощью специального стимулирующего электрода, включенного в многолуночный планшет MEA.iCell CM ² кардиомиоцитов успешно стимулировали при увеличивающейся частоте стимуляции (0,83, 1, 1,25, 1,5, 2 Гц) со средними сокращениями LEAP для каждой из частот стимуляции, представленных на рис. 8c. Обратите внимание, что более низкие частоты были включены, поскольку частота спонтанных сокращений iCell CM ² была ниже, чем у кардиомиоцитов Cor.4U. Кроме того, морфология AP была качественно более чувствительной к частоте сердечных сокращений для iCell CM ², чем для кардиомиоцитов Cor.4U, о чем свидетельствует разница в форме LEAP между 1.5 и 2 Гц для двух типов ячеек.

После базовой стимуляции в лунки добавляли соталол (Cor.4U = 100 мкМ; iCell CM ² = 30 мкМ), блокатор hERG, демонстрирующий обратную зависимость от использования. Индукцию LEAP проводили через 20 минут после введения дозы, а протокол кардиостимуляции повторяли через 30 минут после введения дозы. Как и ожидалось, соталол индуцировал удлинение АД для обоих типов клеток (рис. 8d, e), а стимуляция показала, что удлинение было наибольшим при более медленных периодах биений. Действительно, EAD наблюдались при самых низких скоростях стимуляции для клеток iCell CM ², но увеличение скорости стимуляции устраняло нестабильности реполяризации (рис.8д).

LEAP: обучение + расширение возможностей = достижение потенциала!

В 2017-18 учебном году New Roots запустили новую инновационную программу подготовки к старшей школе, которая продемонстрировала, насколько мощным может быть наше видение глубокого вовлечения в образование на базе сообщества, которое подпитывает страсть к учебе и академической успеваемости.

Наша первая группа учеников LEAP представляла собой энергичную группу из 20 молодых студентов-пионеров и их учителей, Даниэль Энджи и Ли Кальтман. Теперь юниоры, изучающие LEAP, являются руководителями школ, берут на себя руководящие роли в нашем школьном совете и зеленой команде, а также в местных общественных организациях.Они заработали почти на 20% больше кредитов и имеют на 20% более высокий средний балл по сравнению с их сверстниками. УХ ТЫ! Мы очень рады видеть, как эти первые семена академического и личностного развития воплощаются в жизни наших студентов, обеспечивая им успешное будущее.

Мы еще больше рады предоставить эти и другие преимущества нашим ученикам младших классов (9 и 10 классов) в 2021-22 учебном году, полностью интегрировав уроки, извлеченные с помощью LEAP, изменив нашу программу старших классов таким образом, чтобы это возродило страсть и целеустремленность в обучении после огромных проблем, с которыми молодые люди столкнулись из-за COVID.Чтобы максимально использовать преимущества этой программы, мы предложим полностью личный опыт, а также отдельный удаленный вариант, в котором упор делается на активное обучение, а не на экранное время.

Разработанный как программа для оптимизации подготовки к старшей школе, LEAP предлагал еженедельные возможности для взаимодействия с общественностью и реального, междисциплинарного применения академических навыков и знаний в высокоэффективной учебной среде.

Эта основополагающая учебная программа для старших классов была разработана для того, чтобы глубоко вовлечь учащихся в их сообщество таким образом, чтобы экологичность стала мощной и актуальной концепцией реального мира.Понимая социальную справедливость, здоровую экономику и процветающий мир природы как важнейшие составляющие благополучия общества, учащиеся развивают естественную мотивацию к обучению и видение взрослой жизни, основанной на страстных средствах к существованию и гражданской активности. Это, в свою очередь, способствует успеху в средней школе и за ее пределами.

Погружаясь в свою междисциплинарную учебную программу с привязкой к месту, наши учащиеся LEAP начали год с изучения вопросов: «Что значит быть частью сообщества? Что значит быть частью экосистемы? » Много свежих осенних утра мы провели, исследуя наш городской центр, посещая местные учреждения, такие как публичная библиотека, Loaves and Fishes, Корнельский университет и Общественный центр Саутсайда, чтобы узнать о системе учреждений и людях, которые делают наше сообщество таким ярким местом.Они неоднократно посещали парк пермакультуры и другие местные достопримечательности в рамках своих научных исследований, чтобы лучше понять основные компоненты здоровой экосистемы и то, как наши социальные системы встроены в нашу местную экосистему, а не отделены от нее.

Во втором квартале они исследовали темы социальной справедливости, исследуя, как борьба за равенство проявляется на местном, национальном и международном уровнях как в настоящее время, так и в историческом плане. В этой теме участвовали местные ораторы, такие как мэр Сванте Мирик, который рассказал о своем опыте решения расовых проблем, и активист за права инвалидов, который стал инвалидом в результате травмы в подростковом возрасте.В третьем квартале учащиеся LEAP изучали тему здорового образа жизни и здоровых отношений, устанавливая связь между здоровым телом, разумом и духом. Это включало вопрос о том, как установить здоровые отношения с цифровыми технологиями посредством исследований, оживленных дискуссий и размышлений о личной практике. Кульминацией года стал четвертый квартал, посвященный теме взаимоотношений с миром природы.

Использование академических навыков и практики, необходимых для успеха в старшей школе, было включено в каждый проект и тему.Студенты применяют свои математические навыки и навыки грамотности при написании исследовательских работ, литературных анализов и практических приложений математики, связанных с их темами. Учащимся также нравится индивидуальная учебная программа по математике с инструкциями, ориентированными на их конкретные учебные потребности.

Я благодарю Университет штата Нью-Йорк за одобрение этой смелой и инновационной программы, которая отвечает потребностям учащихся в развитии как учащихся, одновременно развивая умственные и практические навыки, необходимые им для успешной учебы в старшей школе.Я также ценю тот факт, что в мире, который становится все более глобальным и цифровым, это образование, которое носит локальный и личный характер, очно, и это то, в чем наша молодежь нуждается сейчас больше, чем когда-либо. Наши студенты со страстью и целеустремленностью развивают реальное видение себя как активных, заинтересованных членов сообщества. Мы видим, как эти семена прорастают даже в школьные годы.

Сейчас мы набираем новое поколение учеников, готовых открыть для себя свою страсть и свою цель.Пожалуйста, помогите нам распространить доброе слово!

С благодарностью,

Тина

Тина Нильсен-Ходжес

Основатель, директор и суперинтендант

Инициатива AmeriCorps LEAP — ServeMinnesota

Инициатива AmeriCorps LEAP (Learning Early Achieves Potential) — это научно обоснованная программа социально-эмоционального обучения (SEL) для дошкольников, основанная на науке о развивающемся мозге от 0 до 5 лет, влиянии стресса на обучение и память. Мы даем детям в возрасте от 3 до 5 лет инструменты и опыт для отработки навыков, необходимых им для развития саморегуляции, социальной осведомленности и навыков принятия решений (исполнительная функция), чтобы они могли поступить в детский сад готовыми к обучению.В рамках расширенной поддержки SEL мы ежемесячно дарим детям книжные подарки для обычного домашнего чтения с родителями / опекунами, которые, как показывают исследования, укрепляют связи и расширяют понимание слов, способствуя ранней грамотности.

Необходимая квалификация для участия в программе:

Работа с детьми дошкольного возраста с большим удовольствием
Уверенность в проявлении инициативы; любопытно учиться на ходу
Терпение и сочувствие к малообеспеченным и неблагополучным семьям
Открытые взгляды на разнообразие, справедливость и инклюзивность
Умение нестандартно мыслить и творчески связывать обучение с возрастом и развитием
Эффективное управление временем и организационные навыки для достижения целей
Способность строить межличностные отношения, поддерживающие и эффективные при общении, с использованием глубокого слушания, непредвзятого подхода и вдумчивого размышления
Заинтересованность в разделении и поддержке команды; повышение, чтобы внести свой вклад; не отступать перед вызовом
Способность плыть по течению с упорством; позитив и часто необходимый юмор

Основные причины, по которым участникам нравится работать в этой программе:

Дети радуются каждый день
Есть сеть профессиональной поддержки и связи
Награда за образование и повышение квалификации за планирование «Жизнь после АмериКорпса»
Получите знания о стрессе, его влиянии на тело и разум, а также способности к обучению, счастью и оптимизму

Информация о приложении и ссылка для подачи заявки:

Заявки принимаются круглый год на Условия обслуживания, которые начинаются каждый август и заканчиваются 15 июля следующего года.

Ссылка на приложение: www.smifoundation.org

«Квантовый скачок» для финансирования CDFI: потенциал секьюритизации

Во введении к новому техническому документу LISC «Секьюритизация для социальных инноваций» по CDFI и секьюритизации финансовый директор LISC Майкл Херн описывает, как наша отрасль может разблокировать пулы капитала, который еще предстоит задействовать для выполнения неотложной работы по развитию сообщества.

1.11.2021 — Истории LISCCommunity Wise Blog

В связи с социально-экономическими бедствиями, вызванными пандемией Covid-19, работа финансовых институтов общественного развития (CDFI) в Соединенных Штатах как никогда важна.И частный, и государственный секторы обращаются к CDFI в качестве первых экономических агентов, чтобы помочь восстановить и восстановить сообщества таким образом, чтобы устранить расовые и территориальные различия. Для выполнения этой миссии сами CDFI нуждаются в постоянной поддержке и инвестициях для увеличения их возможностей и охвата. До сих пор увеличение финансирования отрасли означало постепенное увеличение доступности недорогих, географически гибких долговых обязательств для CDFI. Мы видим возможность для качественного скачка в финансировании CDFI: создание вторичного рынка для инвестиций в развитие сообществ, инициированных CDFI, который создает ликвидность и открывает больше кредитов в наших недостаточно обслуживаемых сообществах.

Настоящий момент — одна из огромных возможностей для финансовых институтов развития сообществ (CDFI).

Мы считаем, что вопрос не в том, будет ли, а в том, когда будет создан устойчивый вторичный рынок для индустрии CDFI. Эта общая черта других активов, таких как ипотека и корпоративные облигации, может и должна быть реализована для активов CDFI. Закон Ригла 1994 года, учредивший Фонд CDFI, даже предусматривал эту потребность и предусматривал возможность финансирования организаций, которые стремились приобрести активы CDFI, но этот инструмент политики еще не получил финансирования.Теперь подходящий момент. Сектор CDFI может коллективно разблокировать больше ликвидности, чем доступно в настоящее время, за счет использования коммерческих структур, обеспеченных активами, для обмена активами CDFI за наличные. Такой вторичный рынок увеличит объем институционального капитала, поступающего в CDFI, при одновременном увеличении инвестиционной способности CDFI сверх текущих ограничений их балансов. Более того, недавние достижения в доступе к рынкам капитала, такие как выпуск векселей и облигаций, обычно возможны только для более крупных CDFI с значительными портфелями, обеспеченными недвижимостью; такой подход к покупке активов может включать CDFI независимо от их размера, сложности или ориентированности на классы активов.

Этот технический документ представляет собой план построения устойчивого посреднического бизнеса, который реализует имеющиеся возможности. В коммерческом пространстве процветающий сектор посредников связывает отправителей и инвесторов на различных рынках ценных бумаг, обеспеченных активами. Что касается индустрии CDF, нам нужна посредническая смекалка, отвечающая ожиданиям коммерческих инвесторов, а также соответствующая социальной миссии CDFI. Посредник возьмет финансовые структуры, хорошо известные коммерческому сектору, и построит ценные бумаги из пулов активов CDFI.В этом техническом документе подробно рассказывается о том, как концепция коммерческого посредничества CDFI может стать реальностью, а также рассматриваются препятствия на пути к исполнению и способы их преодоления.

Спасибо!

Отчет «Секьюритизация для социальных инноваций» находится на пути к вам. Следите за электронным письмом от LISC ([email protected]).

Получите отчет прямо в свой почтовый ящик

Зарегистрируйтесь, чтобы получить копию отчета Securitization for Social Innovation .

Пришло время для следующего этапа финансирования развития сообществ. Мы стремимся собрать партнеров в этом деле — инвесторов, инициаторов и заинтересованных лиц.