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Gemische von Dipolfluessigkeiten Mit von der Temperatur Unabhaengiger Dielektrischer Konstante
GEMISCHE VON DIPOLFLUESSIGKEITEN MIT VON DER TEMPERATUR UNABHAENGIGER DIELEKTRISCHER KONSTANTE yon A. E. VAN A R K E L und J. L. SNOEK Natuurkundig Laboratorium der I~.V. Philips' GIoeilampenfabrieken,Eindhoven,I-Iol|and
Obwohl man unter den flfissigen, organischen Verbindungen mehrere findet mit sehr hohen dielektrischen Konstanten, hat noch keine von diesen praktische Anwendung gefunden fiir Kondensatoren. Dies h~ngt wohl damit zusammen, dass die Leitf~higkeit dieser Verbindungen im allgemeinen zu hoch ist. Denn die hohe dielektrische Konstante hat meistens ein starkes Dissoziationsverm~gen zur Folge, dass sich entweder darin ~ussert, dass die eignen Molektile ionisiert werden (z.B. wohl Wasser und die Alkohole), oder, class Spuren von Veruntreinigungen (Feuchtigkeit) den spezifischen Widerstand stark herabsetzen (z.B. beim Nitrobenzol). Eine weitere Schwierigkeit ist die Aenderung der dielektrischen Konstante mit der Temperatur. Es handelt sich bei all diesen Substanzen um eine Orientierungspolarisation; nach der bekannten Theorie von D e b y e ist also zu erwarten, dass die Polarisation tier absoluten Temperat.ur umgekehrt proportional ist. Ftir Gemische aber l~sst sich dieser Uebelstand vermeiden, u n d zwar so, dass man die Flt~ssigkeit vermischt mit einem fein verteilten festen K~rper mit Dipolkarakter..Letzterer hat im festen Zustande eine niedrige dielektrische Konstante, im fliissigen Zustande aber, also auch in L~sung, werden die Dipolmolekiile frei beweglich, und die Substanz hat jetzt eine hohe dielektrische Konstante. U m den Temperaturgang zu kompensieren, muss man zu der fliissigen Substanz eine feste Substanz zugeben, die bei Temperaturerh~hung sich gerade so weit l~st und also soviel in die dielektrische Konstante der Gemische beitr~gt, dass der Temperaturgang eben kompensiert wird. Nun wird sich dies meistens nicht realisieren lassen. Man kann aber statt yon einem einheitlichen Dielektrikum, yon einem Gemisch yon
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A . E . V A N A R K E L U N D J. L. S N O E K
zwei Fliissigkeiten mit annithernd gleichen dielektrischen Konstanten ausgehen, und beide Substanzen so w~ihlen, dass die erste Fliissigkeit die feste Verbindung nur sehr wenig, die andere diese feste Verbindung sehr leicht 16st. Durch geeignete Wahl des Mischungsverhiiltnisses der beiden fliissigen E--7 Verbindungen kann man dann I = O. DICHLORSENZOL 2 = RT~I +3096 $ immer die erwiinschte Lt~s3 = =~8~1 +22% $ $ =6LYZEMNTRIACETAT lichkeit, und dadurch niihe..~47"TI6UNO DER LDSUIIO leW BENZOAT BE/ I~q~EF,4HR60er rungsweise Temperaturkonstanz in einem gewissen Bereich erzielen. Die Kurven in der Figur geben die Ergebnisse an Gemischen von Glyzerintriacet at und Chlorbenzol, bei der, en der Temperaturgang kompensiert wurde mit Hflfe von Resorzindibenzoat. Bei praktischer Anwendung, muss man dafiir sorgen, dass die Kristalle des Benzoats rein verteilt bleiben, und sich nicht absetI i I I I I 20 30 40 50 60 70 7"-~ o zen, da in diesem FaUe das Gleichgewicht sich nicht rasch Fig. I. genug einsteUt. Man kann dies z.B. dadurch erreichen, dass man dem Gemisch noch einen nicht-16slichen festen K6rper mit hoher dielektrischen Konstante, z.B. Al203 oder Ti02 zusetzt, der die Benzoatkristalle durch die jetzt halb feste Masse verteilt h~ilt.
27 December 1933.
Obwohl man unter den flfissigen, organischen Verbindungen mehrere findet mit sehr hohen dielektrischen Konstanten, hat noch keine von diesen praktische Anwendung gefunden fiir Kondensatoren. Dies h~ngt wohl damit zusammen, dass die Leitf~higkeit dieser Verbindungen im allgemeinen zu hoch ist. Denn die hohe dielektrische Konstante hat meistens ein starkes Dissoziationsverm~gen zur Folge, dass sich entweder darin ~ussert, dass die eignen Molektile ionisiert werden (z.B. wohl Wasser und die Alkohole), oder, class Spuren von Veruntreinigungen (Feuchtigkeit) den spezifischen Widerstand stark herabsetzen (z.B. beim Nitrobenzol). Eine weitere Schwierigkeit ist die Aenderung der dielektrischen Konstante mit der Temperatur. Es handelt sich bei all diesen Substanzen um eine Orientierungspolarisation; nach der bekannten Theorie von D e b y e ist also zu erwarten, dass die Polarisation tier absoluten Temperat.ur umgekehrt proportional ist. Ftir Gemische aber l~sst sich dieser Uebelstand vermeiden, u n d zwar so, dass man die Flt~ssigkeit vermischt mit einem fein verteilten festen K~rper mit Dipolkarakter..Letzterer hat im festen Zustande eine niedrige dielektrische Konstante, im fliissigen Zustande aber, also auch in L~sung, werden die Dipolmolekiile frei beweglich, und die Substanz hat jetzt eine hohe dielektrische Konstante. U m den Temperaturgang zu kompensieren, muss man zu der fliissigen Substanz eine feste Substanz zugeben, die bei Temperaturerh~hung sich gerade so weit l~st und also soviel in die dielektrische Konstante der Gemische beitr~gt, dass der Temperaturgang eben kompensiert wird. Nun wird sich dies meistens nicht realisieren lassen. Man kann aber statt yon einem einheitlichen Dielektrikum, yon einem Gemisch yon
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zwei Fliissigkeiten mit annithernd gleichen dielektrischen Konstanten ausgehen, und beide Substanzen so w~ihlen, dass die erste Fliissigkeit die feste Verbindung nur sehr wenig, die andere diese feste Verbindung sehr leicht 16st. Durch geeignete Wahl des Mischungsverhiiltnisses der beiden fliissigen E--7 Verbindungen kann man dann I = O. DICHLORSENZOL 2 = RT~I +3096 $ immer die erwiinschte Lt~s3 = =~8~1 +22% $ $ =6LYZEMNTRIACETAT lichkeit, und dadurch niihe..~47"TI6UNO DER LDSUIIO leW BENZOAT BE/ I~q~EF,4HR60er rungsweise Temperaturkonstanz in einem gewissen Bereich erzielen. Die Kurven in der Figur geben die Ergebnisse an Gemischen von Glyzerintriacet at und Chlorbenzol, bei der, en der Temperaturgang kompensiert wurde mit Hflfe von Resorzindibenzoat. Bei praktischer Anwendung, muss man dafiir sorgen, dass die Kristalle des Benzoats rein verteilt bleiben, und sich nicht absetI i I I I I 20 30 40 50 60 70 7"-~ o zen, da in diesem FaUe das Gleichgewicht sich nicht rasch Fig. I. genug einsteUt. Man kann dies z.B. dadurch erreichen, dass man dem Gemisch noch einen nicht-16slichen festen K6rper mit hoher dielektrischen Konstante, z.B. Al203 oder Ti02 zusetzt, der die Benzoatkristalle durch die jetzt halb feste Masse verteilt h~ilt.
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