Ko šķidrumu definīcijā sauc par elektrisko strāvu. Elektriskā strāva šķidrumos. Lādiņu kustība, anjonu katjoni. elektriskā strāva šķīdumā. elektrolīti
Šķidrumi, kas ir vadītāji, ietver kausējumus un elektrolītu šķīdumus, t.i. sāļi, skābes un sārmi.
Kad elektrolīti izšķīst ūdenī, to molekulas sadalās jonos – elektrolītiskā disociācija. Disociācijas pakāpe, t.i. molekulu daļa izšķīdušajā vielā, kas sadalījusies jonos, ir atkarīga no temperatūras, šķīduma koncentrācijas un šķīdinātāja elektriskajām īpašībām. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās disociācijas pakāpe un līdz ar to palielinās pozitīvi un negatīvi lādēto jonu koncentrācija. Dažādu zīmju joni, satiekoties, atkal var apvienoties neitrālās molekulās. Šo procesu sauc par rekombināciju. Pastāvīgos apstākļos šķīdumā tiek izveidots dinamisks līdzsvars, pie kura molekulu skaits, kas sadalās jonos sekundē, ir vienāds ar to jonu pāru skaitu, kas rekombinējas par neitrālām molekulām vienā un tajā pašā laikā.
Tādējādi brīvie lādiņnesēji vadošos šķidrumos ir pozitīvie un negatīvie joni. Ja elektrodus, kas savienoti ar strāvas avotu, ievieto šķidrumā, šie joni sāks kustēties. Viens no elektrodiem ir savienots ar strāvas avota negatīvo polu - to sauc par katodu - otrs ir savienots ar pozitīvo - anodu. Savienojot ar strāvas avotu, joni elektrolīta šķīdumā, negatīvie joni sāk virzīties uz pozitīvo elektrodu (anodu), bet pozitīvie joni attiecīgi uz negatīvo (katodu). Tas ir, tiek izveidota elektriskā strāva. Šādu vadītspēju šķidrumos sauc par jonu, jo joni ir lādiņa nesēji.
Kad strāva iet caur elektrolīta šķīdumu uz elektrodiem, izdalās viela, kas saistīta ar redoksreakcijām. Pie anoda negatīvi lādētie joni nodod savus papildu elektronus (oksidatīvā reakcija), bet pie katoda pozitīvie joni pieņem trūkstošos elektronus (reducēšanas reakcija). Šo procesu sauc par elektrolīzi.
Elektrolīzes laikā pie elektrodiem izdalās viela. Izdalītās vielas m masas atkarību no strāvas stipruma, strāvas pārteces laika un pašas vielas noteica M. Faradejs. Šo likumu var iegūt teorētiski. Tātad atbrīvotās vielas masa ir vienāda ar viena jona masas m i reizinājumu ar jonu skaitu N i, kas sasniedza elektrodu laikā Dt. Jona masa saskaņā ar vielas daudzuma formulu ir vienāda ar m i \u003d M / N a, kur M ir vielas molārā masa, N a ir Avogadro konstante. Elektrodu sasniegušo jonu skaits ir N i =Dq/q i, kur Dq ir lādiņš, kas izgājis caur elektrolītu laikā Dt (Dq=I*Dt), q i ir jona lādiņš, ko nosaka. pēc atoma valences (q i = n*e, kur n ir atoma valence, e ir elementārais lādiņš). Aizvietojot šīs formulas, iegūstam, ka m=M/(neN a)*IDt. Ja apzīmējam ar k (proporcionalitātes koeficientu) =M/(neN a), tad mums ir m=kIDt. Šis ir Faradeja pirmā likuma, viena no elektrolīzes likumiem, matemātisks apzīmējums. Vielas masa, kas izdalās uz elektroda laikā Dt elektriskās strāvas pārejas laikā, ir proporcionāla strāvas stiprumam un šim laika intervālam. Vērtību k sauc par dotās vielas elektroķīmisko ekvivalentu, kas skaitliski ir vienāds ar vielas masu, kas izdalās uz elektrodiem 1 C lādiņa pārneses laikā ar jonu palīdzību. [k]= 1 kg/C. k = M/(neN a) = 1/F*M/n , kur F ir Faradeja konstante. F \u003d en a = 9,65 * 10 4 C / mol. Atvasinātā formula k=(1/F)*(M/n) ir Faradeja otrais likums.
Elektrolīzi plaši izmanto inženierzinātnēs dažādiem mērķiem, piemēram, viena metāla virsmu pārklāj ar plānu cita metāla kārtu (niķelēšana, hromēšana, vara pārklājums u.c.). Ja tiek nodrošināta laba elektrolītiskā pārklājuma nolobīšanās no virsmas, var iegūt virsmas topogrāfijas kopiju. Šo procesu sauc par galvanizāciju. Tāpat, izmantojot elektrolīzi, metāli tiek attīrīti no piemaisījumiem, piemēram, biezas no rūdas iegūta nerafinēta vara loksnes ievieto vannā kā anodu. Elektrolīzes laikā varš izšķīst, piemaisījumi nokrīt apakšā, un tīrs varš nosēžas uz katoda. Ar elektrolīzes palīdzību tiek iegūtas arī elektroniskās shēmas plates. Uz dielektriķa tiek uzlīmēts plāns, sarežģīts savienojošo vadu raksts, pēc tam plāksne tiek ievietota elektrolītā, kur tiek iegravēti nesegtie vara slāņa laukumi. Pēc tam krāsa tiek nomazgāta un uz tāfeles parādās mikroshēmas detaļas.
Šķidrumus pēc elektriskās vadītspējas pakāpes iedala:
dielektriķi (destilēts ūdens),
vadītāji (elektrolīti),
pusvadītāji (izkausēts selēns).
Elektrolīts
Tas ir vadošs šķidrums (skābju, sārmu, sāļu un kausētu sāļu šķīdumi).
Elektrolītiskā disociācija
(atvienošanās)
Šķīdināšanas laikā termiskās kustības rezultātā notiek šķīdinātāja molekulu un neitrālu elektrolīta molekulu sadursmes.
Molekulas sadalās pozitīvos un negatīvos jonos.
Elektrolīzes fenomens
- pavada elektriskās strāvas pāreju caur šķidrumu;
- tā ir elektrolītos iekļauto vielu izdalīšanās uz elektrodiem;
Pozitīvi lādēti anjoni elektriskais lauks tiecas uz negatīvo katodu, bet negatīvi lādētie katjoni - uz pozitīvo anodu.
Pie anoda negatīvie joni ziedo papildu elektronus (oksidatīvā reakcija)
Pie katoda pozitīvie joni iegūst trūkstošos elektronus (reducēšanas reakcija).
elektrolīzes likums
1833. gads - Faradejs
Elektrolīzes likums nosaka vielas masu, kas izdalās uz elektroda elektrolīzes laikā elektriskās strāvas pārejas laikā.
k ir vielas elektroķīmiskais ekvivalents, kas skaitliski vienāds ar vielas masu, kas izdalās uz elektroda, kad lādiņš 1 C iet caur elektrolītu.
Zinot izdalītās vielas masu, iespējams noteikt elektrona lādiņu.
Piemēram, vara sulfāta izšķīdināšana ūdenī.
Elektrolītu vadītspēja, elektrolītu spēja vadīt elektrisko strāvu, kad tiek pielikts elektriskais spriegums. Strāvas nesēji ir pozitīvi un negatīvi lādēti joni – katjoni un anjoni, kas eksistē šķīdumā elektrolītiskās disociācijas dēļ. Elektrolītu jonu elektrisko vadītspēju, atšķirībā no metāliem raksturīgās elektroniskās vadītspējas, pavada vielas pārnešana uz elektrodiem ar jaunu ķīmisko savienojumu veidošanos to tuvumā. Kopējā (kopējā) vadītspēja sastāv no katjonu un anjonu vadītspējas, kas ārējā elektriskā lauka iedarbībā pārvietojas pretējos virzienos. Atsevišķu jonu pārnēsātās elektroenerģijas kopējā daudzuma daļu sauc par pārneses skaitļiem, kuru summa visiem pārvadē iesaistītajiem jonu veidiem ir vienāda ar vienu.
Pusvadītājs
Monokristāliskais silīcijs – mūsdienās rūpniecībā visplašāk izmantotais pusvadītāju materiāls
Pusvadītājs- materiāls, kas pēc īpatnējās vadītspējas ieņem starpstāvokli starp vadītājiem un dielektriķiem un atšķiras no vadītājiem ar spēcīgu īpatnējās vadītspējas atkarību no piemaisījumu koncentrācijas, temperatūras un iedarbības dažāda veida starojums. Pusvadītāja galvenā īpašība ir elektriskās vadītspējas palielināšanās, palielinoties temperatūrai.
Pusvadītāji ir vielas, kuru joslas sprauga ir dažu elektronu voltu (eV) robežās. Piemēram, dimantu var klasificēt kā platas spraugas pusvadītāji, un indija arsenīds - uz šaura sprauga. Daudzi pusvadītāji ir ķīmiskie elementi(germānija, silīcijs, selēns, telūrs, arsēns un citi), milzīgs skaits sakausējumu un ķīmisko savienojumu (gallija arsenīds utt.). Gandrīz visas apkārtējās pasaules neorganiskās vielas ir pusvadītāji. Dabā visizplatītākais pusvadītājs ir silīcijs, kas veido gandrīz 30% no zemes garozas.
Atkarībā no tā, vai piemaisījuma atoms nodod vai uztver elektronu, piemaisījumu atomus sauc par donora vai akceptora atomiem. Piemaisījuma raksturs var atšķirties atkarībā no atoma kristāla režģis tas aizvieto, kurā kristalogrāfiskajā plaknē tas ir iegults.
Pusvadītāju vadītspēja ir ļoti atkarīga no temperatūras. Netālu no absolūtās nulles temperatūras pusvadītājiem ir dielektriķu īpašības.
Elektriskās vadīšanas mehānisms[labot | rediģēt wiki tekstu]
Pusvadītājus raksturo gan vadītāju, gan dielektriķu īpašības. Pusvadītāju kristālos atomi izveido kovalentās saites (tas ir, viens elektrons silīcija kristālā, tāpat kā dimants, ir saistīts ar diviem atomiem), elektroniem ir nepieciešams iekšējās enerģijas līmenis, lai atbrīvotos no atoma (1,76 10 -19 J pret 11,2). 10 −19 J, kas raksturo atšķirību starp pusvadītājiem un dielektriķiem). Šī enerģija tajos parādās, paaugstinoties temperatūrai (piemēram, istabas temperatūrā atomu termiskās kustības enerģijas līmenis ir 0,4 10 −19 J), un atsevišķi elektroni saņem enerģiju, lai atdalītos no kodola. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās brīvo elektronu un caurumu skaits, tāpēc pusvadītājā, kas nesatur piemaisījumus, elektriskā pretestība samazinās. Parasti par pusvadītājiem tiek uzskatīti elementi, kuru elektronu saistīšanas enerģija ir mazāka par 1,5–2 eV. Elektronu caurumu vadīšanas mehānisms izpaužas iekšējos (tas ir, bez piemaisījumiem) pusvadītājos. To sauc par pusvadītāju iekšējo elektrisko vadītspēju.
Caurums[rediģēt | rediģēt wiki tekstu]
Galvenais raksts:Caurums
Kad saite starp elektronu un kodolu tiek pārtraukta, atoma elektronu apvalkā parādās brīva telpa. Tas izraisa elektrona pāreju no cita atoma uz atomu ar brīvu vietu. Atoms, no kura elektrons ir izgājis, nonāk citā elektronā no cita atoma utt. Šo procesu nosaka atomu kovalentās saites. Tādējādi notiek pozitīva lādiņa kustība, nepārvietojot pašu atomu. Šo nosacīto pozitīvo lādiņu sauc par caurumu.
Magnētiskais lauks
Magnētiskais lauks- spēka lauks, kas iedarbojas uz kustīgiem elektriskiem lādiņiem un uz ķermeņiem ar magnētisku momentu neatkarīgi no to kustības stāvokļa; magnētiskā sastāvdaļaelektro magnētiskais lauks.
Magnētisko lauku var radīt lādētu daļiņu strāva un/vai elektronu magnētiskie momenti atomos (un citu daļiņu magnētiskie momenti, kas parasti izpaužas daudz mazākā mērā) (pastāvīgie magnēti).
Turklāt tas rodas elektriskā lauka laika maiņas rezultātā.
Magnētiskā lauka galvenais jaudas raksturlielums ir magnētiskās indukcijas vektors (magnētiskā lauka indukcijas vektors) . No matemātikas viedokļa - vektora lauks, kas definē un precizē magnētiskā lauka fizisko jēdzienu. Bieži vien magnētiskās indukcijas vektoru sauc vienkārši par magnētisko lauku īsuma labad (lai gan tas, iespējams, nav visstingrākais šī termina lietojums).
Vēl viena magnētiskā lauka pamatīpašība (alternatīva magnētiskā indukcija un ar to cieši saistīta, praktiski vienāda ar to pēc fiziskās vērtības) ir vektora potenciāls .
Magnētiskā lauka avoti[rediģēt | rediģēt wiki tekstu]
Magnētisko lauku rada (ģenerē) lādētu daļiņu strāva vai laikā mainīgs elektriskais lauks, vai daļiņu iekšējie magnētiskie momenti (pēdējos attēla viendabīguma labad var formāli samazināt uz elektriskām strāvām
Ikviens ir pazīstams ar elektriskās strāvas definīciju. Tas tiek attēlots kā lādētu daļiņu virzīta kustība. Tāda kustība iekšā dažādas vides ir būtiskas atšķirības. Kā šīs parādības pamata piemēru var iedomāties elektriskās strāvas plūsmu un izplatīšanos šķidrumos. Šādi notikumi ir raksturoti dažādas īpašības un būtiski atšķiras no lādētu daļiņu sakārtotas kustības, kas notiek normālos apstākļos, nevis dažādu šķidrumu ietekmē.
1. attēls. Elektriskā strāva šķidrumos. Autors24 - studentu darbu tiešsaistes apmaiņa
Elektriskās strāvas veidošanās šķidrumos
Neskatoties uz to, ka elektriskās strāvas vadīšanas process tiek veikts ar metāla ierīču (vadītāju) palīdzību, strāva šķidrumos ir atkarīga no lādētu jonu kustības, kas kādu konkrētu iemeslu dēļ ir ieguvuši vai zaudējuši šādus atomus un molekulas. Šādas kustības indikators ir noteiktas vielas īpašību izmaiņas, kur joni iziet. Tādējādi ir nepieciešams paļauties uz elektriskās strāvas pamatdefinīciju, lai izveidotu konkrētu koncepciju par strāvas veidošanos dažādos šķidrumos. Noteikts, ka negatīvi lādētu jonu sadalīšanās veicina pārvietošanos uz strāvas avota apgabalu ar pozitīvām vērtībām. Pozitīvi lādētie joni šādos procesos pārvietosies pretējā virzienā – uz negatīvu strāvas avotu.
Šķidruma vadītāji ir sadalīti trīs galvenajos veidos:
- pusvadītāji;
- dielektriķi;
- diriģenti.
1. definīcija
Elektrolītiskā disociācija ir noteikta šķīduma molekulu sadalīšanās process negatīvos un pozitīvi lādētos jonos.
Var konstatēt, ka elektriskā strāva šķidrumos var rasties pēc sastāva izmaiņām un ķīmiskā īpašība izmantotie šķidrumi. Tas pilnībā ir pretrunā teorijai par elektriskās strāvas izplatīšanos citos veidos, izmantojot parasto metāla vadītāju.
Faradeja eksperimenti un elektrolīze
Elektriskās strāvas plūsma šķidrumos ir lādētu jonu kustības produkts. Problēmas, kas saistītas ar elektriskās strāvas rašanos un izplatīšanos šķidrumos, noveda pie slavenā zinātnieka Maikla Faradeja pētījuma. Viņš ar daudzu palīdzību praktiskie pētījumi spēja atrast pierādījumus tam, ka elektrolīzes laikā izdalītās vielas masa ir atkarīga no laika un elektrības daudzuma. Šajā gadījumā svarīgs ir laiks, kurā tika veikti eksperimenti.
Zinātniekam arī izdevies noskaidrot, ka elektrolīzes procesā, izdaloties noteiktam vielas daudzumam, nepieciešams tikpat daudz elektrisko lādiņu. Šis daudzums tika precīzi noteikts un fiksēts nemainīgā vērtībā, ko sauca par Faradeja skaitli.
Šķidrumos elektriskajai strāvai ir dažādi izplatīšanās apstākļi. Tas mijiedarbojas ar ūdens molekulām. Tie ievērojami kavē visu jonu kustību, kas netika novērots eksperimentos, izmantojot parasto metāla vadītāju. No tā izriet, ka strāvas veidošanās elektrolītisko reakciju laikā nebūs tik liela. Tomēr, paaugstinoties šķīduma temperatūrai, vadītspēja pakāpeniski palielinās. Tas nozīmē, ka palielinās elektriskās strāvas spriegums. Arī elektrolīzes procesā ir novērots, ka iespējamība, ka konkrētai molekulai sadalīsies negatīvos vai pozitīvos jonu lādiņos, palielinās, pateicoties lielajam izmantotās vielas vai šķīdinātāja molekulu skaitam. Kad šķīdums ir piesātināts ar joniem, kas pārsniedz noteiktu normu, notiek apgrieztais process. Šķīduma vadītspēja atkal sāk samazināties.
Šobrīd elektrolīzes process ir atradis savu pielietojumu daudzās zinātnes jomās un nozarēs un ražošanā. Rūpniecības uzņēmumi to izmanto metāla ražošanā vai apstrādē. Elektroķīmiskās reakcijas ir iesaistītas:
- sāls elektrolīze;
- galvanizācija;
- virsmas pulēšana;
- citi redoksprocesi.
Elektriskā strāva vakuumā un šķidrumos
Elektriskās strāvas izplatīšanās šķidrumos un citās vidēs ir diezgan sarežģīts process, kam ir savas īpašības, iezīmes un īpašības. Fakts ir tāds, ka šādos medijos ķermeņos nav pilnīgi nekādu lādiņu, tāpēc tos parasti sauc par dielektriķiem. Pētījuma galvenais mērķis bija radīt apstākļus, kādos atomi un molekulas varētu sākt kustēties un sāktos elektriskās strāvas ģenerēšanas process. Šim nolūkam ir ierasts izmantot īpašus mehānismus vai ierīces. Šādu moduļu ierīču galvenais elements ir vadītāji metāla plākšņu formā.
Lai noteiktu galvenos strāvas parametrus, ir jāizmanto zināmās teorijas un formulas. Visizplatītākais ir Oma likums. Tas darbojas kā universāls ampēru raksturlielums, kurā tiek īstenots strāvas un sprieguma atkarības princips. Atcerieties, ka spriegumu mēra ampēros.
Eksperimentiem ar ūdeni un sāli ir nepieciešams sagatavot trauku ar sālsūdeni. Tas sniegs praktisku un vizuālu priekšstatu par procesiem, kas notiek, kad šķidrumos tiek ģenerēta elektriskā strāva. Arī instalācijā jābūt taisnstūrveida elektrodiem un barošanas avotiem. Lai pilnībā sagatavotos eksperimentiem, jums ir jābūt ampēru instalācijai. Tas palīdzēs vadīt enerģiju no barošanas avota uz elektrodiem.
Metāla plāksnes darbosies kā vadītāji. Tie tiek iegremdēti izmantotajā šķidrumā, un pēc tam tiek pievienots spriegums. Daļiņu kustība sākas nekavējoties. Tas darbojas nejauši. Kad starp vadītājiem rodas magnētiskais lauks, tiek sakārtots viss daļiņu kustības process.
Joni sāk mainīt lādiņus un apvienoties. Tādējādi katodi kļūst par anodiem un anodi kļūst par katodiem. Šajā procesā jāņem vērā arī vairāki citi svarīgi faktori:
- disociācijas līmenis;
- temperatūra;
- elektriskā pretestība;
- maiņstrāvas vai līdzstrāvas izmantošana.
Eksperimenta beigās uz plāksnēm veidojas sāls slānis.
Elektronu strāva šķidrumos
Dzelzs vadītājā brīvo elektronu virzītas kustības rezultātā rodas elektroniskā strāva, un līdz ar to nerodas vielas, no kuras tiek izgatavots vadītājs, konfigurācijas.
Tiek saukti tādi vadītāji, kuros elektronu strāvas pāreju nepavada ķīmiskas izmaiņas to vielā pirmā veida diriģenti. Tie ietver visus metālus, ogles un vairākas citas vielas.
Bet dabā ir arī tādi elektroniskās strāvas vadītāji, kuros strāvas pārejā notiek ķīmiskas parādības. Šos vadītājus sauc otrā veida diriģenti. Tie galvenokārt ietver dažādus skābju, sāļu un sārmu maisījumus ūdenī.
Ja stikla traukā ielej ūdeni un pievieno dažus pilienus sērskābes (vai kādas citas skābes vai sārma), tad paņem divas dzelzs plāksnes un pievieno tām vadītājus, nolaižot šīs plāksnes traukā, un pievieno strāvu. avota uz citiem vadītāju galiem caur slēdzi un ampērmetru, tad no šķīduma tiks atbrīvota gāze, kamēr tā turpināsies nepārtraukti, līdz ķēde tiks aizvērta. paskābināts ūdens patiešām ir vadītājs. Turklāt plāksnes sāks pārklāt ar gāzes burbuļiem. Tad šie burbuļi noplīsīs no plāksnēm un iznāks ārā.
Elektronu strāvai izejot cauri šķīdumam, notiek ķīmiskas izmaiņas, kuru rezultātā izdalās gāze.
Otrā veida vadītājus sauc par elektrolītiem, un parādība, kas rodas elektrolītā, kad caur to iet elektroniskā strāva, ir.
Dzelzs plāksnes, kas iegremdētas elektrolītā, sauc par elektrodiem; vienu no tiem, kas savienoti ar strāvas avota pozitīvo polu, sauc par anodu, bet otru, kas savienoti ar negatīvo polu, ir par katodu.
Kāds ir iemesls elektronu strāvas pārejai ūdeņainā vadītājā? Izrādās, ka šādos maisījumos (elektrolītos) skābes molekulas (sārmi, sāļi) šķīdinātāja (šajā gadījumā ūdens) iedarbībā sadalās divās komponentēs, savukārt vienai molekulas daļai ir pozitīvs elektroniskais lādiņš, bet otrai negatīvs.
Molekulas daļiņas, kurām ir elektroniskais lādiņš, sauc par joniem. Kad ūdenī izšķīdina skābi, sāli vai sārmu, šķīdumā parādās milzīgs daudzums gan pozitīvo, gan negatīvi lādēto jonu.
Tagad būtu jākļūst skaidram, kāpēc caur risinājumu gāja elektroniskā strāva, jo starp strāvas avotam pieslēgtajiem elektrodiem radās potenciālu starpība, proti, viens no tiem izrādījās pozitīvi uzlādēts, bet otrs negatīvi. Šīs potenciālu starpības ietekmē pozitīvie joni sāka virzīties uz negatīvo elektrodu - katodu, bet negatīvie joni - pret anodu.
Tādējādi jonu haotiskā kustība ir kļuvusi par sakārtotu negatīvi lādētu jonu pretkustību vienā virzienā un pozitīvo otrā virzienā. Šis lādiņa pārneses process veido elektronu strāvas plūsmu caur elektrolītu un notiek tik ilgi, kamēr starp elektrodiem pastāv potenciālu atšķirība. Izzūdot potenciālu starpībai, strāva caur elektrolītu apstājas, tiek traucēta sakārtota jonu kustība un atkal iestājas haotiska kustība.
Kā piemēru apsveriet elektrolīzes fenomenu, kad elektronu strāva tiek izlaista caur vara sulfāta CuSO4 šķīdumu, kurā ir nolaisti vara elektrodi.
Elektrolīzes parādība, kad strāva iet caur vara sulfāta šķīdumu: C - trauks ar elektrolītu, B - strāvas avots, C - slēdzis
Būs arī pretēja jonu kustība uz elektrodiem. Pozitīvais jons būs vara (Cu) jons, un negatīvais jons būs skābes atlikuma (SO4) jons. Vara joni, saskaroties ar katodu, tiks izlādēti (piestiprinot trūkstošos elektronus pie sevis), t.i., tie tiks pārveidoti par neitrālām tīra vara molekulām un nogulsnējas uz katoda plānākā (molekulārā) slāņa veidā.
Arī negatīvie joni, sasnieguši anodu, tiek izlādēti (atdod papildu elektronus). Bet līdz ar to visu viņi nonāk ķīmiskā reakcijā ar anoda varu, kā rezultātā skābajam atlikumam SO4 tiek pievienota vara Cu molekula un parādās vara sulfāta CuS O4 molekula, kas tiek atgriezta atpakaļ. elektrolīts.
Jo šis ķīmiskais process notiek ilgu laiku, tad uz katoda tiek nogulsnēts varš, kas tiek atbrīvots no elektrolīta. Ar visu to elektrolīts, nevis vara molekulas, kas ir aizgājušas uz katodu, otrā elektroda - anoda - izšķīšanas dēļ saņem jaunas vara molekulas.
Tas pats process notiek, ja vara elektrodu vietā tiek ņemti cinka elektrodi, un elektrolīts ir cinka sulfāta Zn SO4 šķīdums. Cinks tiks pārnests arī no anoda uz katodu.
Tādā veidā, atšķirība starp elektronisko strāvu metālos un ūdeņainiem vadītājiem sastāv no tā, ka metālos lādiņu nesēji ir tikai brīvie elektroni, t.i., negatīvie lādiņi, savukārt elektrolītos elektrību nes pretējos virzienos virzošas pretējos lādētās vielas daļiņas - joni. Tāpēc viņi tā saka elektrolītiem ir jonu vadītspēja.
Elektrolīzes fenomens 1837. gadā atklāja B. S. Jacobi, kurš izveidoja neskaitāmus eksperimentus par ķīmisko strāvas avotu izpēti un uzlabošanu. Jacobi atklāja, ka viens no vara sulfāta šķīdumā ievietotajiem elektrodiem, kad caur to iet elektronu strāva, ir pārklāts ar varu.
Šo fenomenu sauc galvanizācija, šobrīd atrod ļoti lielu praktiska izmantošana. Viens no piemēriem ir dzelzs priekšmetu pārklāšana ar plānu citu metālu kārtu, t.i., niķelēšana, zeltīšana, apsudrabošana utt.
Gāzes (ieskaitot gaisu) normālos apstākļos nevada elektronu strāvu. Piemēram, gaisvadu līniju neapbruņoti vadi, kas ir piekārti paralēli viens otram, ir izolēti viens no otra ar gaisa slāni.
Bet augstākās temperatūras, lielas potenciālu starpības un citu apstākļu ietekmē gāzes, tāpat kā ūdeņaini vadītāji, jonizējas, tas ir, tajās lielos daudzumos parādās gāzes molekulu daļiņas, kas, būdamas elektrības nesējas, atvieglo caurlaidību. elektronu strāva caur gāzi.
Bet tajā pašā laikā gāzes jonizācija atšķiras no ūdeņaina vadītāja jonizācijas. Ja ūdenī molekula sadalās divās lādētās daļās, tad gāzēs jonizācijas iedarbībā no katras molekulas vienmēr tiek atdalīti elektroni un jons paliek pozitīvi lādētas molekulas daļas formā.
Tiklīdz gāzes jonizācija ir pabeigta, tā pārstāj būt vadoša, savukārt šķidrums vienmēr paliek elektronu strāvas vadītājs. Gāzes vadītspēja ir īslaicīga parādība, kas ir atkarīga no ārējo apstākļu iedarbības.
Bet ir arī cita veida izdalījumi, ko sauc loka izlāde vai vienkārši elektroniska loka. Elektroniskās loka fenomenu 19. gadsimta sākumā atklāja pirmais krievu elektroinženieris V. V. Petrovs.
V. V. Petrovs, veicot neskaitāmus eksperimentus, atklāja, ka starp 2 oglēm, kas savienotas ar strāvas avotu, pa gaisu parādās nepārtraukta elektroniskā izlāde, ko pavada spilgta gaisma. Pats savos rakstos V. V. Petrovs rakstīja, ka ar visu to "melnais miers var būt diezgan spilgti izgaismots". Tātad pirmo reizi tika iegūta elektroniskā gaisma, kuru faktiski izmantoja cits krievu elektrozinātnieks Pāvels Nikolajevičs Jabločkovs.
"Jabločkova svece", kuras darbs ir balstīts uz elektroniskā loka izmantošanu, tajās dienās radīja īstu revolūciju elektrotehnikā.
Loka izlāde mūsdienās tiek izmantota kā gaismas avots, piemēram, prožektoros un projektoros. augstākā temperatūra loka izlāde ļauj to izmantot ierīces loka krāsnī. Šobrīd loka krāsnis, kas darbināmas ar ļoti lielu strāvu, tiek izmantotas vairākās nozarēs: tērauda, čuguna, dzelzs sakausējumu, bronzas u.c. kausēšanai. Un 1882. gadā N. N. Benardoss pirmo reizi izmantoja loka izlādi metāla griešanai un metināšanai.
Gāzes caurulēs, dienasgaismas spuldzēs, sprieguma stabilizatoros, lai iegūtu elektriskos un jonu starus, t.s. kvēlo gāzes izlāde.
Dzirksteļaizlāde tiek izmantota milzīgu potenciālu atšķirību mērīšanai ar sfēriskas dzirksteļu spraugas palīdzību, kuras elektrodi ir divas dzelzs bumbiņas ar pulētu virsmu. Bumbiņas tiek pārvietotas viena no otras, un tām tiek piemērota izmērīta potenciāla starpība. Tad bumbiņas tiek savestas kopā, līdz starp tām izlec dzirkstele. Zinot bumbiņu diametru, attālumu starp tām, gaisa spiedienu, temperatūru un mitrumu, viņi pēc īpašām tabulām atrod potenciālo starpību starp bumbiņām. Tādā veidā ir iespējams ar vairāku procentu precizitāti noteikt potenciālu starpību aptuveni 10 tūkstošu voltu.
Tas pagaidām ir viss. Nu, ja vēlaties uzzināt vairāk, iesaku pievērst uzmanību Mišas Vanjušina kompaktdiskam:
"Par elektrību iesācējiem video formātā DVD"
Pilnīgi visi zina, ka šķidrumi var lieliski vadīt elektrisko enerģiju. Un labi zināms ir arī tas, ka visi diriģenti ir sadalīti vairākās apakšgrupās pēc to veida. Mēs piedāvājam mūsu rakstā apsvērt, kā elektriskā strāva tiek veikta šķidrumos, metālos un citos pusvadītājos, kā arī elektrolīzes likumus un tās veidus.
Elektrolīzes teorija
Lai būtu vieglāk saprast, kas ir uz spēles, mēs ierosinām sākt ar teoriju, elektrību, ja ņemam vērā elektriskais lādiņš, kā sava veida šķidrums, ir pazīstams jau vairāk nekā 200 gadus. Lādiņus veido atsevišķi elektroni, taču tie ir tik mazi, ka jebkurš liels lādiņš darbojas kā nepārtraukta plūsma, šķidrums.
Tāpat kā cieta tipa ķermeņi, šķidruma vadītāji var būt trīs veidu:
- pusvadītāji (selēns, sulfīdi un citi);
- dielektriķi (sārmu šķīdumi, sāļi un skābes);
- vadītāji (teiksim, plazmā).
Procesu, kurā elektrolīti izšķīst un joni sadalās elektriskā molārā lauka ietekmē, sauc par disociāciju. Savukārt to molekulu īpatsvars, kuras ir sadalījušās jonos jeb sabrukušos jonus izšķīdušajā vielā, ir pilnībā atkarīgs no fizikālās īpašības un temperatūras dažādos vadītājos un kausējumos. Noteikti atcerieties, ka joni var rekombinēties vai rekombinēties. Ja apstākļi nemainās, tad sabrukušo jonu skaits un apvienotais būs vienlīdz proporcionāls.
Elektrolītos joni vada enerģiju, jo. tās var būt gan pozitīvi lādētas daļiņas, gan negatīvi. Šķidruma (vai drīzāk trauka ar šķidrumu pievienošanas tīklam) laikā sāksies daļiņu kustība uz pretējiem lādiņiem (pozitīvos jonus sāks piesaistīt katodiem, bet negatīvos - anodiem). Šajā gadījumā enerģiju tieši transportē joni, tāpēc šāda veida vadītspēju sauc par jonu.
Šāda veida vadīšanas laikā strāvu pārnēsā joni, un pie elektrodiem, kas ir elektrolītu sastāvdaļas, izdalās vielas. Ķīmiski runājot, notiek oksidēšanās un reducēšana. Tādējādi elektriskā strāva gāzēs un šķidrumos tiek transportēta ar elektrolīzes palīdzību.
Fizikas likumi un strāva šķidrumos
Elektrība mūsu mājās un iekārtās parasti netiek pārraidīta pa metāla vadiem. Metālā elektroni var pārvietoties no atoma uz atomu un tādējādi veikt negatīvu lādiņu.
Tāpat kā šķidrumi, tie tiek darbināti elektriskā sprieguma veidā, kas pazīstams kā spriegums, ko mēra voltu vienībās pēc itāļu zinātnieka Alesandro Voltas.
Video: elektriskā strāva šķidrumos: pilnīga teorija
Arī elektriskā strāva plūst no augsta sprieguma uz zemu spriegumu, un to mēra mērvienībās, kas pazīstamas kā ampēri, kas nosaukti André-Marie Ampère vārdā. Un saskaņā ar teoriju un formulu, ja jūs palielinat spriegumu, tad arī tā stiprums palielināsies proporcionāli. Šīs attiecības ir pazīstamas kā Oma likums. Piemēram, zemāk ir parādīts virtuālās strāvas raksturlielums.
Attēls: strāva pret spriegumuOma likums (ar papildu informāciju par stieples garumu un biezumu) parasti ir viena no pirmajām lietām, ko māca fizikas stundās, un tāpēc daudzi skolēni un skolotāji uzskata elektrisko strāvu gāzēs un šķidrumos par fizikas pamatlikumu.
Lai savām acīm redzētu lādiņu kustību, jāsagatavo kolba ar sālsūdeni, plakaniem taisnstūrveida elektrodiem un strāvas avotiem, būs nepieciešama arī ampērmetra instalācija, ar kuras palīdzību no strāvas tiks vadīta enerģija. padeve elektrodiem.
Raksts: strāva un sālsPlāksnes, kas darbojas kā vadītāji, ir jānolaiž šķidrumā un jāieslēdz spriegums. Pēc tam sāksies haotiska daļiņu kustība, bet tā kā pēc magnētiskā lauka parādīšanās starp vadītājiem šis process tiks pasūtīts.
Tiklīdz joni sāk mainīt lādiņus un apvienoties, anodi kļūst par katodiem, bet katodi kļūst par anodiem. Bet šeit jums jāņem vērā elektriskā pretestība. Protams, liela nozīme ir teorētiskajai līknei, taču galvenā ietekme ir temperatūrai un disociācijas līmenim (atkarībā no tā, kādi nesēji ir izvēlēti), un vai tiek izvēlēta maiņstrāva vai līdzstrāva. Pabeidzot šo izmēģinājuma pētījumu, jūs to varat pamanīt cietvielas ah (metāla plāksnes), izveidojās plāns sāls slānis.
Elektrolīze un vakuums
Elektriskā strāva vakuumā un šķidrumos ir diezgan sarežģīts jautājums. Fakts ir tāds, ka šādos plašsaziņas līdzekļos ķermeņos nav lādiņu, kas nozīmē, ka tas ir dielektrisks. Citiem vārdiem sakot, mūsu mērķis ir radīt apstākļus, lai elektrona atoms varētu sākt savu kustību.
Lai to izdarītu, jums ir jāizmanto modulāra ierīce, vadītāji un metāla plāksnes, un pēc tam rīkojieties tāpat kā iepriekš minētajā metodē.
Vadītāji un vakuums Strāvas raksturlielums vakuumāElektrolīzes pielietošana
Šis process tiek pielietots gandrīz visās dzīves jomās. Pat visvienkāršākajā darbā dažreiz ir nepieciešama elektriskās strāvas iejaukšanās šķidrumos, piemēram,
Ar šī vienkāršā procesa palīdzību cietie ķermeņi tiek pārklāti ar plānāko jebkura metāla slāni, piemēram, niķelējot vai hromējot. tas ir viens no iespējamiem veidiem, kā cīnīties pret korozijas procesiem. Līdzīgas tehnoloģijas tiek izmantotas transformatoru, skaitītāju un citu elektroierīču ražošanā.
Mēs ceram, ka mūsu pamatojums ir atbildējis uz visiem jautājumiem, kas rodas, pētot elektriskās strāvas fenomenu šķidrumos. Ja nepieciešamas labākas atbildes, iesakām apmeklēt elektriķu forumu, kur ar prieku konsultēsiet bez maksas.