Oszillationserscheinungen an einer Flüssigen Galliumelektrode

Abstract

Das Phänomen des pulsierenden Quecksilberherzens ist seit etwa 200 Jahren bekannt. In einem kürzlich erschienenen Artikel konnten wir eine vollständige Erklärung dieses faszinierenden Phänomens liefern, in der wir uns ausschließlich auf das Phänomen der Elektrokapillarität stützen. Ausgehend von den Ergebnissen zum pulsierenden Quecksilberherz untersuchten wir das Galliumsystem. Es war anzunehmen, daß auch in diesem System sichtbare Oszillationen hervorgerufen werden können, deren ursächliches Zustandekommen ebenso mithilfe der Elektrokapillarität erklärt werden kann. Dennoch mußten die Oszillationsbedingungen gänzlich andere sein, da Gallium (und seine Verbindungen) andere elektrochemische Potentiale ausbildet als Quecksilber. Mit der Zugrundelegung der Theorie der Elektrokapillarität gelang es, die Bedingungen für das pulsierende Galliumherz unter verschiedenen Bedingungen zu finden und eine befriedigende Erklärung der Vorgänge mithilfe der Elektrokapillarität zu geben. Darüber hinaus fanden wir unerwartet eine völlig neue Oszillationsart, deren Zustandekommen keinerlei weitere Elektroden erfordert. Dieses eigenartige, vielleicht als „Eigenoszillation“ zu bezeichnende Phänomen, wird in naher Zukunft untersucht werden.

The phenomenon of the so-called beating mercury heart is known since about 200 years. We recently inspected it and gave a satisfying explanation by using only the phenomenon of electrocapillarity. Turning out from this phenomenon of the beating mercury heart we examined the gallium system. Complying with the terms from the known system it was to be expected to obtain visible electrocapillaric caused oscillation likewise. Nevertheless the terms of obtaining oscillations needed to be completely different because of the rearranged electrochemical potential from gallium compared to the electrochemical potential from mercury. Applying the base of electrocapillarity it succeed to find out the terms of oscillation from the beating gallium heart under various preconditions and to give a satisfying explanation by using the phenomenon of electrocapillarity. Moreover there was discovered a new sort of oscillation without use of any additional electrode material. These peculiar “self-driven oscillations” will have to be examined in the near future.

Zjawisko oscylacji kropli rtęci znane jako „bijącego serce rtęci” zaobserwowano już prawie 200 lat temu. W pracy podjęto udaną próbę scharakteryzowania, w podobny sposób zachowania się ciekłego galu w wodnych roztworach różnych elektrolitów o różnych stężeniach. W układzie pomiarowym zastosowano elektrodę platynową jako elektrodę polaryzującą, natomiast jako elektrody pomocnicze stosowano aluminium, platynę lub czerń platynową. Krzywe polaryzacyjne analizowano za pomocą odpowiednio zaprogramowanego komputera. Krzywa elektrokapilarna, wykazuje maksimum w potencjale ładunku zerowego, a określonym wartościom potencjałów polaryzacji towarzyszą oscylacje potencjału elektrody galowej, w dużym stopniu analogiczne do znanych oscylacji kropli rtęci. Oscylacje kropli galowej wykazują większą częstotliwość w porównaniu z rtęcią, a towarzyszący im tzw. potencjał ciszy jest zbliżony do potencjału ładunku zerowego galu. Zjawisko to zostało wytłumaczone zróżnicowaną gęstością ładunku wewnątrz elektrody i w otaczającym ją elektrolicie. Powoduje to cykliczne ładowanie-rozładowanie tak wytworzonego kondensatora kulistego, co uwidocznione jest w cyklicznych impulsach potencjałowych, których kształt zależy od rodzaju i stężenia elektrolitu.