Apa ca solvent universal.. Soluții apoase.. Disocierea electrolitică.. Electroliți.. Electroliți slabi și puternici.. Purtători de sarcini electrice în lichide.. Ioni pozitivi și negativi.. Electroliza.. Topituri.. Natura curentului electric în topituri. ..

Una dintre condițiile pentru apariția unui curent electric este prezența unor sarcini libere capabile să se deplaseze sub acțiunea unui câmp electric. Am vorbit despre natura curentului electric în metale și.
În această lecție, vom încerca să ne dăm seama ce particule poartă sarcină electrică în lichide și se topește.

Apa ca solvent universal

După cum știm, apa distilată nu conține purtători de sarcină și, prin urmare, nu conduce curentul electric, adică este un dielectric. Cu toate acestea, prezența oricăror impurități face deja ca apa să fie un conductor destul de bun.
Apa are o capacitate fenomenală de a dizolva aproape toate elementele chimice în sine. Când diferite substanțe (acizi, alcaline, baze, săruri etc.) sunt dizolvate în apă, soluția devine conductor datorită descompunerii moleculelor de substanță în ioni. Acest fenomen se numește disociere electrolitică, iar soluția în sine este un electrolit capabil să conducă un curent electric. Toate bazinele de apă de pe Pământ sunt, într-o măsură mai mare sau mai mică, electroliți naturali.

Oceanul mondial este o soluție de ioni ai aproape tuturor elementelor tabelului periodic.

Sucul gastric, sângele, limfa, toate fluidele din corpul uman sunt electroliți. Toate animalele și plantele sunt, de asemenea, compuse în principal din electroliți.

În funcție de gradul de disociere, există electroliți slabi și puternici. Apa este un electrolit slab, iar majoritatea acizilor anorganici sunt electroliți puternici. Electroliții sunt numiți și conductori de al doilea fel.

Purtători de sarcini electrice într-un lichid

Când sunt dizolvate în apă (sau alt lichid) a diferitelor substanțe, se descompun în ioni.
De exemplu, sarea obișnuită de masă NaCl (clorura de sodiu) din apă se separă în ioni de sodiu pozitivi (Na +) și ioni de clorură negativi (Cl -). Dacă cei doi poli din electrolitul rezultat sunt la potențiale diferite, atunci ionii negativi se deplasează spre polul pozitiv în timp ce ionii pozitivi se deplasează către polul negativ.

Astfel, curentul electric dintr-un lichid constă din fluxuri de ioni pozitivi și negativi direcționați unul către celălalt.

În timp ce apa absolut pură este un izolator, apa care conține chiar și impurități mici (naturale sau introduse din exterior) de materie ionizată este un conductor de curent electric.

Electroliză

Deoarece ionii pozitivi și negativi ai solutului se deplasează în direcții diferite sub influența câmpului electric, substanța se separă treptat în două părți.

Această separare a unei substanțe în elementele sale constitutive se numește electroliză.

Electroliții sunt utilizați în electrochimie, în sursele de curent chimic (pile galvanice și baterii), în procesele de producție de galvanizare și alte tehnologii bazate pe mișcarea sarcinilor electrice în lichide sub acțiunea unui câmp electric.

se topește

Disocierea unei substanțe este posibilă fără participarea apei. Este suficient să topești cristalele compoziției chimice a substanței și să obții topirea. Topiturile de materie, ca electroliții aposi, sunt conductori de al doilea fel și, prin urmare, pot fi numiți electroliți. Curentul electric din topituri are aceeași natură ca și curentul din electroliții apoși - aceștia sunt contra fluxuri de ioni pozitivi și negativi.

Folosind topituri, în metalurgie, aluminiul se obține electrolitic din alumină. Un curent electric trece prin oxidul de aluminiu și în timpul electrolizei, aluminiul pur se acumulează la unul dintre electrozi (catod). Acesta este un proces foarte consumator de energie, care, în ceea ce privește consumul de energie, seamănă cu descompunerea apei în hidrogen și oxigen folosind curentul electric.

În magazinul de electroliză de aluminiu

Raport pe subiect:

Electricitate

în lichide

(electroliti)

Electroliză

legile lui Faraday

sarcina electrica elementara

elevilor 8 th clasă « B »

L oginova M arii DAR ndreevny

Moscova 2003

Scoala nr 91

Introducere

O mulțime de lucruri din viața noastră sunt legate de conductivitatea electrică a soluțiilor de săruri din apă (electroliți). De la prima bătaie a inimii („vie” electricitate în corpul uman, care este 80% apă) până la mașini de pe stradă, jucători și telefoane mobile (o parte integrantă a acestor dispozitive sunt „baterii” - baterii electrochimice și diferite baterii - din plumb -acid în mașini până la polimerul de litiu în cele mai scumpe telefoane mobile). În cuve uriașe care fumează cu vapori otrăvitori, aluminiul este obținut prin electroliză din bauxită topită la o temperatură uriașă - metalul „înaripat” pentru avioane și cutii pentru Fanta. Totul în jur - de la grila de radiator cromat a unei mașini străine până la un cercel placat cu argint în ureche - a întâlnit vreodată o soluție sau sare topită și, prin urmare, un curent electric în lichide. Nu e de mirare că acest fenomen este studiat de o întreagă știință - electrochimia. Dar acum suntem mai interesați de fundamentele fizice ale acestui fenomen.

curent electric în soluție. electroliti

Din lecțiile de fizică din clasa a VIII-a știm că sarcina din conductori (metale) este purtată de electroni încărcați negativ.

Mișcarea ordonată a particulelor încărcate se numește curent electric.

Dar dacă asamblam dispozitivul (cu electrozi de grafit):

atunci ne vom asigura că acul ampermetrului deviază - curentul curge prin soluție! Care sunt particulele încărcate în soluție?

În 1877, omul de știință suedez Svante Arrhenius, studiind conductivitatea electrică a soluțiilor diferitelor substanțe, a ajuns la concluzia că este cauzată de ionii care se formează atunci când sarea se dizolvă în apă. Când este dizolvată în apă, molecula de CuSO 4 se descompune (se disociază) în doi ioni încărcați diferit - Cu 2+ și SO 4 2-. Simplificate, procesele în derulare pot fi reflectate în următoarea formulă:

CuSO 4 ÞCu 2+ +SO 4 2-

Conduce soluții de curent electric de săruri, alcaline, acizi.

Substanțele ale căror soluții conduc electricitatea se numesc electroliți.

Soluțiile de zahăr, alcool, glucoză și alte substanțe nu conduc electricitatea.

Substanțele ale căror soluții nu conduc electricitatea se numesc neelectroliți.

Disocierea electrolitică

Procesul de descompunere a unui electrolit în ioni se numește disociere electrolitică.

S. Arrhenius, care a aderat la teoria fizică a soluțiilor, nu a ținut cont de interacțiunea electrolitului cu apa și a crezut că ionii liberi sunt prezenți în soluții. În schimb, chimiștii ruși I. A. Kablukov și V. A. Kistyakovsky au aplicat teoria chimică a lui D. I. Mendeleev pentru a explica disocierea electrolitică și au demonstrat că atunci când electrolitul este dizolvat, are loc interacțiunea chimică a solutului cu apa, ceea ce duce la formarea de hidrați și apoi se disociază în ioni. Ei credeau că în soluții nu există ioni liberi, nu „goli”, ci hidratați, adică „îmbrăcați într-o haină de blană” de molecule de apă. Prin urmare, disocierea moleculelor de electroliți are loc în următoarea secvență:

a) orientarea moleculelor de apă în jurul polilor unei molecule de electrolit

b) hidratarea moleculei de electrolit

c) ionizarea acestuia

d) descompunerea acestuia în ioni hidratați

În raport cu gradul de disociere electrolitică, electroliții sunt împărțiți în puternici și slabi.

- Electroliți puternici- cele care, la dizolvare, se disociază aproape complet.

Valoarea lor a gradului de disociere tinde spre unitate.

- Electroliți slabi- cele care, la dizolvare, aproape că nu se disociază. Gradul lor de disociere tinde spre zero.

De aici concluzionăm că purtătorii de sarcină electrică (purtători de curent electric) din soluțiile de electroliți nu sunt electroni, ci încărcați pozitiv și negativ. ioni hidratați .

Dependența de temperatură a rezistenței electroliților

Când temperatura crește se facilitează procesul de disociere, se măreşte mobilitatea ionilor şi rezistența la electroliți scade .

catod și anod. Cationi și anioni

Dar ce se întâmplă cu ionii sub influența unui curent electric?

Să revenim la dispozitivul nostru:

În soluție, CuSO 4 disociat în ioni - Cu 2+ și SO 4 2-. ion încărcat pozitiv Cu2+ (cation) atras de un electrod încărcat negativ catod, unde primește electronii lipsă și se reduce la cupru metalic - o substanță simplă. Dacă scoateți catodul din dispozitiv după ce ați trecut prin soluția curentă, atunci este ușor să observați o acoperire roșie-roșie - acesta este cuprul metalic.

Prima lege a lui Faraday

Putem afla cât de mult cupru a fost eliberat? Cântărind catodul înainte și după experiment, se poate determina cu precizie masa metalului depus. Măsurătorile arată că masa substanței eliberate pe electrozi depinde de puterea curentului și de timpul de electroliză:

unde K este factorul de proporționalitate, numit și echivalent electrochimic .

În consecință, masa substanței eliberate este direct proporțională cu puterea curentului și cu timpul electrolizei. Dar curentul de-a lungul timpului (conform formulei):

există o taxă.

Asa de, masa substanței eliberată la electrod este proporțională cu sarcina sau cu cantitatea de electricitate care a trecut prin electrolit.

M=K´q

Această lege a fost descoperită experimental în 1843 de omul de știință englez Michael Faraday și se numește Prima lege a lui Faraday .

A doua lege a lui Faraday

Și care este echivalentul electrochimic și de ce depinde acesta? La această întrebare a răspuns și Michael Faraday.

Pe baza a numeroase experimente, a ajuns la concluzia că această valoare este caracteristică fiecărei substanțe. Deci, de exemplu, în timpul electrolizei unei soluții de lapis (nitrat de argint AgNO 3), 1 pandantiv eliberează 1,1180 mg de argint; exact aceeași cantitate de argint este eliberată în timpul electrolizei cu o încărcătură de 1 pandantiv din orice sare de argint. În timpul electrolizei unei sări a altui metal, 1 pandantiv eliberează o cantitate diferită din acest metal. Prin urmare , echivalentul electrochimic al unei substanțe este masa acestei substanțe eliberată în timpul electrolizei de 1 coulomb de electricitate care curge printr-o soluție . Iată valorile sale pentru unele substanțe:

Substanţă	K în mg/k
Ag (argint)
H (hidrogen)

Din tabel vedem că echivalenții electrochimici ai diferitelor substanțe sunt semnificativ diferiți unul de celălalt. De ce proprietăți ale unei substanțe depinde valoarea echivalentului său electrochimic? Răspunsul la această întrebare este A doua lege a lui Faraday :

Echivalenții electrochimici ai diferitelor substanțe sunt proporționale cu greutățile lor atomice și invers proporționale cu numerele care exprimă valența lor chimică.

n - valență

A - greutatea atomică

- se numeste echivalentul chimic al acestei substante

- coeficient de proporționalitate, care este deja o constantă universală, adică are aceeași valoare pentru toate substanțele. Dacă măsurăm echivalentul electrochimic în g/k, atunci aflăm că este egal cu 1,037´10 -5 g/k.

Combinând prima și a doua lege a lui Faraday, obținem:

Această formulă are o semnificație fizică simplă: F este numeric egal cu sarcina care trebuie trecută prin orice electrolit pentru a elibera o substanță pe electrozi într-o cantitate egală cu un echivalent chimic. F se numește număr Faraday și este egal cu 96400 kg/g.

O mol și numărul de molecule din ea. numărul lui Avogadro

De la cursul de chimie de clasa a VIII-a știm că s-a ales o unitate specială, alunița, pentru măsurarea cantităților de substanțe implicate în reacțiile chimice. Pentru a măsura un mol dintr-o substanță, trebuie să luați atâtea grame din el cât greutatea sa moleculară relativă.

De exemplu, 1 mol de apă (H 2 O) este egal cu 18 grame (1 + 1 + 16 = 18), un mol de oxigen (O 2) este de 32 de grame și un mol de fier (Fe) este de 56 de grame Dar ceea ce este deosebit de important pentru noi, s-a stabilit că 1 mol din orice substanță este întotdeauna conţine același număr de molecule .

Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține 6 ´ 10 23 de molecule din această substanță.

În onoarea savantului italian A. Avogadro, acest număr ( N) se numește constant Avogadro sau numărul lui Avogadro .

Din formula rezultă că dacă q=F, apoi . Aceasta înseamnă că atunci când o sarcină egală cu 96400 coulombi trece prin electrolit, vor fi eliberate grame de orice substanță. Cu alte cuvinte, pentru a elibera un mol dintr-o substanță monovalentă, o sarcină trebuie să curgă prin electrolit q=F pandantive. Dar știm că orice mol dintr-o substanță conține același număr de molecule - N=6x10 23. Acest lucru ne permite să calculăm sarcina unui ion dintr-o substanță monovalentă - sarcina electrică elementară - sarcina unui (!) electron:

Aplicarea electrolizei

Metodă electrolitică de obținere a metalelor pure (rafinare, rafinare). Electroliza însoțită de dizolvarea anodului

Un bun exemplu este rafinarea (rafinarea) electrolitică a cuprului. Cuprul obţinut direct din minereu este turnat sub formă de plăci şi plasat ca anod într-o soluţie de CuSO 4. Prin selectarea tensiunii pe electrozii băii (0,20-0,25V), se poate asigura că pe catod se eliberează numai cupru metalic. În acest caz, impuritățile străine fie intră în soluție (fără precipitare la catod), fie cad pe fundul băii sub formă de precipitat („nămol anod”). Cationii substanței anodice se combină cu anionul SO 4 2- și numai cuprul metalic este eliberat pe catod la această tensiune. Anodul, așa cum spune, „se dizolvă”. O astfel de purificare permite atingerea unei purități de 99,99% („four nines”). Metalele prețioase (aur Au, argint Ag) sunt și ele purificate într-un mod similar (rafinare).

În prezent, tot aluminiul (Al) este extras electrolitic (din bauxită topită).

Galvanizarea

Galvanizarea - domeniul electrochimiei aplicate, care se ocupă cu procesele de aplicare a acoperirilor metalice pe suprafața produselor metalice și nemetalice atunci când un curent electric continuu trece prin soluțiile sărurilor acestora. Galvanizarea este împărțită în galvanizare și galvanizare .

Prin electroliză, este posibilă acoperirea obiectelor metalice cu un strat dintr-un alt metal. Acest proces se numește galvanizare. De o importanță tehnică deosebită sunt acoperirile cu metale greu de oxidat, în special placarea cu nichel și crom, precum și placarea cu argint și aur, care sunt adesea folosite pentru a proteja metalele împotriva coroziunii. Pentru a obține acoperirile dorite, obiectul este curățat temeinic, degresat bine și plasat ca catod într-o baie electrolitică care conține o sare a metalului cu care se dorește să acopere obiectul. Pentru o acoperire mai uniformă, este util să folosiți două plăci ca anod, plasând un obiect între ele.

De asemenea, prin electroliză, este posibil nu numai acoperirea obiectelor cu un strat dintr-unul sau altul metal, ci și realizarea unor copii metalice în relief ale acestora (de exemplu, monede, medalii). Acest proces a fost inventat de fizicianul și inginerul electric rus, membru al Academiei Ruse de Științe Boris Semenovich Jacobi (1801-1874) în anii patruzeci ai secolului al XIX-lea și se numește galvanizare . Pentru a realiza o copie în relief a unui obiect, se face mai întâi o amprentă dintr-un material plastic, cum ar fi ceara. Aceasta amprenta este frecata cu grafit si scufundata intr-o baie electrolitica ca catod, unde se depune un strat de metal pe ea. Acesta este utilizat în industria tipografică la fabricarea formelor de tipar.

În plus față de cele de mai sus, electroliza și-a găsit aplicație în alte domenii:

Obținerea foliilor de protecție cu oxid pe metale (anodizare);

Tratarea electrochimică a suprafeței unui produs metalic (lustruire);

Colorarea electrochimică a metalelor (de exemplu, cupru, alamă, zinc, crom etc.);

Purificarea apei este eliminarea impurităților solubile din ea. Rezultatul este așa-numita apă moale (apropiindu-se de apa distilată în proprietățile ei);

Ascuțirea electrochimică a instrumentelor de tăiere (ex. cuțite chirurgicale, aparate de ras etc.).

Lista literaturii folosite:

1. Gurevici A. E. „Fizica. fenomene electromagnetice. Clasa a VIII-a, Moscova, Editura Drofa. 1999

2. Gabrielyan O. S. „Chimie. Clasa a VIII-a, Moscova, Editura Drofa. 1997

3. „Manual elementar de fizică editat de academicianul G. S. Landsberg – Volumul II – electricitate și magnetism”. Moscova, Nauka, 1972.

4. Eric M. Rogers. „Fizica pentru mintea interesantă (metodele, natura și filosofia științei fizice)”. „Prinseton University Press” 1966. Volumul III – electricitate și magnetism. Traducere Moscova, „Mir” 1971.

5. A. N. Remizov „Curs de Fizică, Electronică și Cibernetică pentru Institutele Medicale”. Moscova, „Școala superioară” 1982.

Absolut toată lumea știe că lichidele pot conduce perfect energia electrică. Și este, de asemenea, un fapt binecunoscut că toți conductorii sunt împărțiți în mai multe subgrupe în funcție de tipul lor. Ne propunem să luăm în considerare în articolul nostru modul în care se realizează un curent electric în lichide, metale și alți semiconductori, precum și legile electrolizei și tipurile acesteia.

Teoria electrolizei

Pentru a înțelege mai ușor ce este în joc, ne propunem să începem cu teoria că electricitatea, dacă considerăm o sarcină electrică ca un fel de lichid, este cunoscută de mai bine de 200 de ani. Sarcinile sunt formate din electroni individuali, dar aceștia sunt atât de mici încât orice sarcină mare se comportă ca un flux continuu, un lichid.

La fel ca corpurile de tip solid, conductoarele lichide pot fi de trei tipuri:

• semiconductori (seleniu, sulfuri și altele);
• dielectrici (soluții alcaline, săruri și acizi);
• conductoare (să zicem, într-o plasmă).

Procesul în care electroliții se dizolvă și ionii se dezintegrează sub influența unui câmp molar electric se numește disociere. La rândul său, proporția de molecule care s-au degradat în ioni, sau ionii degradați într-un dizolvat, depinde în întregime de proprietățile fizice și de temperatura diferiților conductori și topituri. Asigurați-vă că rețineți că ionii se pot recombina sau recombina. Dacă condițiile nu se schimbă, atunci numărul de ioni degradați și uniți va fi la fel de proporțional.

În electroliți, ionii conduc energia, deoarece. pot fi atât particule încărcate pozitiv, cât și negative. În timpul conectării lichidului (sau, mai degrabă, a vasului cu lichidul la rețea), va începe mișcarea particulelor la sarcini opuse (ionii pozitivi vor începe să fie atrași de catozi, iar ionii negativi de anozi). În acest caz, energia este transportată direct de ioni, astfel încât acest tip de conducție se numește ionic.

În timpul acestui tip de conducție, curentul este transportat de ioni și substanțele sunt eliberate la electrozi care sunt constituenți ai electroliților. Din punct de vedere chimic, apar oxidarea și reducerea. Astfel, curentul electric din gaze și lichide este transportat prin electroliză.

Legile fizicii și curentul în lichide

Electricitatea din casele și aparatele noastre de obicei nu este transmisă prin fire metalice. Într-un metal, electronii se pot deplasa de la atom la atom și astfel poartă o sarcină negativă.

Ca și lichidele, ele sunt antrenate sub formă de tensiune electrică, cunoscută sub numele de tensiune, măsurată în unități de volți, după omul de știință italian Alessandro Volta.

Video: Curent electric în lichide: o teorie completă

De asemenea, curentul electric trece de la tensiune înaltă la tensiune joasă și este măsurat în unități cunoscute sub numele de amperi, numite după André-Marie Ampère. Și conform teoriei și formulei, dacă creșteți tensiunea, atunci și puterea acesteia va crește proporțional. Această relație este cunoscută sub numele de Legea lui Ohm. De exemplu, caracteristica curentului virtual este mai jos.

Figura: curent versus tensiune

Legea lui Ohm (cu detalii suplimentare despre lungimea și grosimea firului) este de obicei unul dintre primele lucruri predate la orele de fizică și, prin urmare, mulți studenți și profesori văd curentul electric din gaze și lichide ca o lege de bază în fizică.

Pentru a vedea cu ochii tăi mișcarea sarcinilor, trebuie să pregătiți un balon cu apă sărată, electrozi dreptunghiulari plat și surse de alimentare, veți avea nevoie și de o instalație de ampermetru, cu ajutorul căreia energia va fi condusă de la putere. alimentarea electrozilor.

Model: Curent și sare

Plăcile care acționează ca conductoare trebuie coborâte în lichid și tensiunea pornită. După aceea, va începe mișcarea haotică a particulelor, dar ca după apariția unui câmp magnetic între conductori, acest proces va fi ordonat.

De îndată ce ionii încep să schimbe sarcinile și să se combine, anozii devin catozi, iar catozii devin anozi. Dar aici trebuie să țineți cont de rezistența electrică. Desigur, curba teoretică joacă un rol important, dar influența principală este temperatura și nivelul de disociere (în funcție de ce purtători sunt aleși) și dacă se alege curent alternativ sau curent continuu. Terminând acest studiu experimental, puteți observa că pe corpurile solide (plăci metalice) s-a format un strat subțire de sare.

Electroliza și vid

Curentul electric în vid și lichide este o problemă destul de complicată. Cert este că în astfel de medii nu există încărcături în corpuri, ceea ce înseamnă că este un dielectric. Cu alte cuvinte, scopul nostru este să creăm condiții astfel încât un atom al unui electron să își poată începe mișcarea.

Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați un dispozitiv modular, conductori și plăci metalice, apoi procedați ca în metoda de mai sus.

Conductoare și vid Caracteristica curentului în vid

Aplicarea electrolizei

Acest proces este aplicat în aproape toate domeniile vieții. Chiar și cea mai elementară lucrare necesită uneori intervenția unui curent electric în lichide, să zicem,

Cu ajutorul acestui proces simplu, corpurile solide sunt acoperite cu cel mai subțire strat din orice metal, de exemplu, placarea cu nichel sau cromarea. aceasta este una dintre modalitățile posibile de combatere a proceselor de coroziune. Tehnologii similare sunt folosite la fabricarea transformatoarelor, contoarelor și a altor aparate electrice.

Sperăm că rațiunea noastră a răspuns la toate întrebările care apar atunci când studiem fenomenul curentului electric în lichide. Dacă aveți nevoie de răspunsuri mai bune, vă sfătuim să vizitați forumul electricienilor, unde veți fi bucuroși să vă consultați gratuit.

Aproape fiecare persoană cunoaște definiția curentului electric ca fiind. Cu toate acestea, ideea este că originea și mișcarea sa în diferite medii sunt destul de diferite unele de altele. În special, curentul electric din lichide are proprietăți ușor diferite față de aceiași conductori metalici.

Principala diferență este că curentul din lichide este mișcarea ionilor încărcați, adică atomi sau chiar molecule care au pierdut sau au câștigat electroni dintr-un anumit motiv. În același timp, unul dintre indicatorii acestei mișcări este o modificare a proprietăților substanței prin care trec acești ioni. Pe baza definiției curentului electric, putem presupune că în timpul descompunerii, ionii încărcați negativ se vor deplasa spre pozitiv și pozitiv, dimpotrivă, spre negativ.

Procesul de descompunere a moleculelor de soluție în ioni încărcați pozitiv și negativ se numește disociere electrolitică în știință. Astfel, un curent electric în lichide apare datorită faptului că, spre deosebire de același conductor metalic, compoziția și proprietățile chimice ale acestor lichide se modifică, rezultând procesul de mișcare a ionilor încărcați.

Curentul electric în lichide, originea lui, caracteristicile cantitative și calitative au fost una dintre principalele probleme studiate de renumitul fizician M. Faraday pentru o lungă perioadă de timp. În special, cu ajutorul a numeroase experimente, el a reușit să demonstreze că masa substanței eliberate în timpul electrolizei depinde direct de cantitatea de electricitate și de timpul în care s-a efectuat această electroliză. Din orice alte motive, cu excepția tipului de substanță, această masă nu depinde.

În plus, studiind curentul din lichide, Faraday a descoperit experimental că aceeași cantitate este necesară pentru a izola un kilogram de orice substanță în timpul electrolizei.Această cantitate, egală cu 9,65,10 7 k, a fost numită numărul Faraday.

Spre deosebire de conductorii metalici, curentul electric din lichide este înconjurat, ceea ce complică foarte mult mișcarea ionilor substanței. În acest sens, în orice electrolit poate fi generată doar o tensiune mică. În același timp, dacă temperatura soluției crește, atunci conductivitatea acesteia crește, iar câmpul crește.

Electroliza are o altă proprietate interesantă. Chestia este că probabilitatea dezintegrarii unei anumite molecule în ioni încărcați pozitivi și negativi este cu cât este mai mare, cu atât este mai mare numărul de molecule ale substanței în sine și ale solventului. În același timp, la un moment dat, soluția devine suprasaturată cu ioni, după care conductivitatea soluției începe să scadă. Astfel, cel mai puternic va avea loc într-o soluție în care concentrația de ioni este extrem de scăzută, dar curentul electric în astfel de soluții va fi extrem de scăzut.

Procesul de electroliză a găsit o largă aplicație în diverse producții industriale legate de reacțiile electrochimice. Printre cele mai importante dintre acestea se numără producția de metal folosind electroliți, electroliza sărurilor care conțin clor și derivații săi, reacțiile redox, producerea unei substanțe atât de necesare precum hidrogenul, lustruirea suprafețelor și galvanizarea. De exemplu, la multe întreprinderi de inginerie mecanică și fabricare de instrumente, metoda de rafinare este foarte comună, care este producerea de metal fără impurități inutile.

Lichidele în funcție de gradul de conductivitate electrică sunt împărțite în:
dielectrice (apă distilată),
conductori (electroliți),
semiconductori (seleniu topit).

Electrolit

Este un lichid conductiv (soluții de acizi, alcaline, săruri și săruri topite).

Disocierea electrolitică
(deconectare)

În timpul dizolvării, ca urmare a mișcării termice, apar ciocniri ale moleculelor de solvent și ale moleculelor de electrolit neutru.
Moleculele se descompun în ioni pozitivi și negativi.

Fenomenul electrolizei

- insoteste trecerea curentului electric prin lichid;
- aceasta este eliberarea pe electrozi a substanțelor incluse în electroliți;
Anonii încărcați pozitiv tind spre catodul negativ sub acțiunea unui câmp electric, iar cationii încărcați negativ tind spre anodul pozitiv.
La anod, ionii negativi donează electroni suplimentari (reacție oxidativă)
La catod, ionii pozitivi câștigă electronii lipsă (reacție de reducere).

legea electrolizei

1833 - Faraday

Legea electrolizei determină masa substanței eliberată pe electrod în timpul electrolizei în timpul trecerii unui curent electric.

k este echivalentul electrochimic al unei substanțe, numeric egal cu masa substanței eliberată pe electrod atunci când o sarcină de 1 C trece prin electrolit.
Cunoscând masa substanței eliberate, este posibil să se determine sarcina electronului.

De exemplu, dizolvarea sulfatului de cupru în apă.

Conductibilitatea electroliților, capacitatea electroliților de a conduce un curent electric atunci când este aplicată o tensiune electrică. Purtătorii de curent sunt ioni încărcați pozitiv și negativ - cationi și anioni care există în soluție datorită disocierii electrolitice. Conductivitatea electrică ionică a electroliților, spre deosebire de conductibilitatea electronică caracteristică metalelor, este însoțită de transferul de materie către electrozi cu formarea de noi compuși chimici în apropierea acestora. Conductivitatea totală (totală) constă din conductivitatea cationilor și anionilor, care, sub acțiunea unui câmp electric extern, se mișcă în direcții opuse. Ponderea cantității totale de energie electrică transportată de ioni individuali se numește numere de transfer, a căror sumă pentru toate tipurile de ioni implicați în transfer este egală cu unu.

Semiconductor

Siliciul monocristalin este cel mai utilizat material semiconductor în industrie astăzi.

Semiconductor- un material care, din punct de vedere al conductivității sale specifice, ocupă o poziție intermediară între conductori și dielectrici și se deosebește de conductori într-o puternică dependență a conductivității specifice de concentrația de impurități, temperatură și expunerea la diferite tipuri de radiații. Principala proprietate a unui semiconductor este o creștere a conductibilității electrice odată cu creșterea temperaturii.

Semiconductorii sunt substanțe a căror bandă interzisă este de ordinul câțiva electroni volți (eV). De exemplu, un diamant poate fi clasificat ca semiconductori cu goluri mari, și arseniura de indiu - la decalaj îngust. Semiconductorii includ multe elemente chimice (germaniu, siliciu, seleniu, teluriu, arsen și altele), un număr mare de aliaje și compuși chimici (arseniură de galiu etc.). Aproape toate substanțele anorganice ale lumii din jurul nostru sunt semiconductori. Cel mai comun semiconductor din natură este siliciul, care reprezintă aproape 30% din scoarța terestră.

În funcție de faptul că atomul de impuritate donează sau captează un electron, atomii de impurități sunt numiți atomi donatori sau acceptori. Natura unei impurități se poate modifica în funcție de atomul rețelei cristaline pe care îl înlocuiește, în ce plan cristalografic este înglobat.

Conductivitatea semiconductorilor este foarte dependentă de temperatură. Aproape de temperatura zero absolut, semiconductorii au proprietățile dielectricilor.

Mecanismul conducției electrice[modifica | editați textul wiki]

Semiconductorii se caracterizează atât prin proprietățile conductorilor, cât și prin dielectrici. În cristalele semiconductoare, atomii stabilesc legături covalente (adică un electron dintr-un cristal de siliciu, precum diamantul, este legat de doi atomi), electronii au nevoie de un nivel de energie internă pentru a fi eliberați dintr-un atom (1,76 10 −19 J față de 11,2). 10 −19 J, care caracterizează diferența dintre semiconductori și dielectrici). Această energie apare în ele odată cu creșterea temperaturii (de exemplu, la temperatura camerei, nivelul de energie al mișcării termice a atomilor este de 0,4 10 −19 J), iar electronii individuali primesc energie pentru a se desprinde din nucleu. Odată cu creșterea temperaturii, numărul de electroni liberi și găuri crește, prin urmare, într-un semiconductor care nu conține impurități, rezistivitatea electrică scade. În mod convențional, se obișnuiește să se considere drept semiconductori elemente cu o energie de legare a electronilor mai mică de 1,5-2 eV. Mecanismul de conducere electron-gaura se manifestă în semiconductori intrinseci (adică fără impurități). Se numește conductivitate electrică intrinsecă a semiconductorilor.

gaura[modifica | editați textul wiki]

Articolul principal:Gaură

Când legătura dintre electron și nucleu este ruptă, apare un spațiu liber în învelișul de electroni a atomului. Aceasta determină transferul unui electron de la un alt atom la un atom cu spațiu liber. Atomul, din care a trecut electronul, intră într-un alt electron dintr-un alt atom etc. Acest proces este determinat de legăturile covalente ale atomilor. Astfel, există o mișcare a unei sarcini pozitive fără a mișca atomul în sine. Această sarcină pozitivă condiționată se numește gaură.

Un câmp magnetic

Un câmp magnetic- un câmp de forță care acționează asupra sarcinilor electrice în mișcare și asupra corpurilor cu moment magnetic, indiferent de starea mișcării acestora; componenta magnetica a campului electromagnetic.

Câmpul magnetic poate fi creat de curentul particulelor încărcate și/sau momentele magnetice ale electronilor din atomi (și momentele magnetice ale altor particule, care de obicei se manifestă într-o măsură mult mai mică) (magneți permanenți).

În plus, apare ca urmare a unei schimbări în timp a câmpului electric.

Caracteristica principală de putere a câmpului magnetic este vector de inducție magnetică (vector de inducție a câmpului magnetic) . Din punct de vedere matematic - câmp vectorial care definește și precizează conceptul fizic al unui câmp magnetic. Adesea, vectorul inducției magnetice este numit pur și simplu un câmp magnetic pentru concizie (deși aceasta nu este probabil cea mai strictă utilizare a termenului).

O altă caracteristică fundamentală a câmpului magnetic (inducția magnetică alternativă și strâns legată de aceasta, practic egală cu acesta ca valoare fizică) este potențial vectorial .

Surse ale câmpului magnetic[modifica | editați textul wiki]

Câmpul magnetic este creat (generat) de curentul particulelor încărcate, sau de un câmp electric care variază în timp, sau de momentele magnetice intrinseci ale particulelor (acestea din urmă, de dragul uniformității imaginii, pot fi reduse formal la curenții electrici