On experimental determinations of transport properties of fused sodium fluoride (electrical conductivity, transport numbers of Na+ and self-diffusion coefficient of Na+ in molten sodium fluoride)

(Institute of Inorganic Chemistry. The Technical University of Norway. Trondheim, Norway.), Norway.

Abstract

The transport properties of fused fluorides is virtually an unexplored field in the chemistry of fused salts. Some data on the electrical conductivities of alkali fluorides have been published, but large discrepancies exist between the measured values reported by different authors. In the present paper previously published results, on the electrical conductivity of fused sodium fluoride, are compared with the authors’ own measurements. Furthermore experimental data on transport properties and on the self-diffusion coefficient D_Na+ in fused sodium fluoride are presented.

The specific conductivity of molten fluoride was measured using a modified Thomson bridge. A frequency of 18 kHz was used. The conductivity was found to be

(4.85 ± 0.09) Ω_-1. cm_-1 at 1 000 °C.

The external transport number of Na⁺ in molten NaF was determined to be (0.64 ± 0.05) by a tracer technique. A boron nitride crucible was used as a diaphragm to separate the anolyte and the catholyte. The results were corrected with respect to the non-migration transfer of Na⁺ ions. The self-diffusion coefficient of Na⁺ in molten NaF was measured at various temperatures using a capillary technique. It was found that

D_Na+ = (3-08 ± 0.06) x 10^-3 exp [(—8 700 ± 600) RT],

Résumé

Les propriétés de transport des fluorures fondus constituent un champ virtuellement inexploré dans la chimie des sels fondus. Quelques données sur les conductivités électriques des fluorures alcalins ont été publiées mais des désaccords importants existent entre les valeurs mesurées rapportées par différents auteurs.

Dans cette communication des résultats publiés antérieurement sur la conductivité électrique du fluorure de sodium fondu sont comparés avec les mesures des auteurs ; en outre des données expérimentales sur des propriétés de transport et le coefficient de self-diffusion D_Na+ dans le fluorure de sodium fondu sont présentées.

La conductivité spécifique du fluorure fondu a été mesurée en utilisant un pont de Thomson modifié, on a utilisé une fréquence de 18 kHz, la conductivité a été trouvée égale à (4,85 ± 0,09) Ω^-1.cm^-1 à 1 000 °C. Le nombre de transport externe de Na⁺ dans NaF fondu, déterminé par une technique de traceurs a été trouvé égal à (0,64 ± 0,05), un creuset de nitrure de bore a été utilisé comme diaphragme pour séparer les compartiments électrolytiques. Les résultats sont corrigés par rapport au transfert sans migration des ions Na⁺. Le coefficient de self-diffusion de Na⁺ dans NaF fondu a été mesuré à différentes températures par la technique du capillaire. On a trouvé :

D_Na+ = (3,08 ± 0,06) x 10^-3 exp [(—8 700 ± 600) RT].

Zusammenfassung

Die Transporteigenschaften der geschmolzenen Fluoriden bilden einen unerforschten Bereich der Chemie geschmolzener Salzen. Einige Ergebnisse, die elektrische Leitfähigkeit der Alkalifluoriden umfassen, wurden schon publizient, aber grössere Abweichungen gibt es zwischen den Messungen der verschiedenen Autoren.

In diesem Werk, früher veröffentlichte Ergebnisse über den geschmolzenen Natriumfluorid werden mit diesen der Autoren verglichen ; ausserdem, experimentale Angaben für die Transporteigenschaften und den Selbstdiffusionkoeffizient D_Na+ im geschmolzenen Natriumfluorid sind dargelegt.

Die spezifische Leitfähigkeit des geschmolzenen Fluorides wurde mit einer modifizierten Widerstandmessbrücke gemessen ; die benutzte Frequenz war 18 Khz und den folgenden Wert ist gefunden : (4,85 + 0,09)Ω^-1 cm^-1 bei 1 000 °C. Die externe Transportzahl von Na+ in geschmolzenem NaF ist durch eine Tracertechnik erhalten und ist (0,64 ± 0,05). Um die elektrolytischen Abteilungen des Tiegels zu trennen, hat man eine Bornitrid-Scheidewand benützt. Die Ergebnisse sind auf die Überführung von Na⁺ Ionen, die nicht mit der Migration verbunden ist, korrigiert. Der Selbsdiffusionkoeffi- zient von Na⁺ im geschmolzenen NaF wurde für verschiedene Temperaturen mit der Kapillaretechnik gemessen. Für DNa- findet man den folgenden Wert

D_Na+ = (3,08 ± 0,06). 10^-3 exp [— 8 700 ± 600 RT].