Transcript jonų rekombinacija

Elektros srovė
skysčiuose
Darbą atliko Radviliškio Lizdeikos gimnazijos 1B klasės
mokinė Brigita Zevakinaitė
Mokytoja Vilma Andriušaitienė
Turinys
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Skysčių rūšys pagal laidumą .................................................. 3
Laidininkai ............................................................................. 5
Elektrolitai ir jonai ................................................................. 7
Elektrolitinė disociacija .......................................................... 9
Elektrolizė ............................................................................. 11
Elektrolizės dėsnis ................................................................ 14
Elektrolizės taikymas ............................................................ 16
Užduotys ............................................................................... 20
Klausimynas .......................................................................... 22
Testas ..................................................................................... 33
Vandeninių tirpalų elektrolizė ............................................... 39
Informacijos šaltiniai ............................................................. 422
Skysčių rūšys pagal laidumą
O Kaip ir kietieji kūnai, skysčiai gali būti:
1. Dielektrikai; 2. Laidininkai; 3. Puslaidininkiai.
3
O Prie dielektrikų priskiriamas distiliuotas
vanduo. Įmerkus į jį elektrodus, srovė
grandine neteka.
O Prie laidininkų – elektrolitų (t. y. rūgščių,
šarmų ir druskų) priskiriami tirpalai bei
lydalai.
O Skysti puslaidininkiai yra, pavyzdžiui,
išlydytas selenas, sulfidų lydalai ir kitos
medžiagos.
4
Laidininkai
O Metalais, jų lydiniais, anglimi elektros srovė
teka visiškai nekeisdama jų cheminės sudėties.
O Tekant srovei, jie tik įšyla.
O Tokios medžiagos vadinamos pirmosios
rūšies laidininkais.
O Joms būdingas elektroninis laidumas.
5
O Antrosios rūšies laidininkai (rūgščių, bazių,
druskų tirpalai bei išlydytų dielektrikų) tekant
srovei ne tik įšyla, bet ir chemiškai skyla į
sudėtines dalis.
6
Elektrolitai ir jonai
O Medžiagos, kurios ištirpintos arba išlydytos
praleidžia elektros srovę, vadinamos
elektrolitais.
O Elektrolitui tirpstant vandenyje, molekulės
suyra į teigiamą ir neigiamą elektros krūvį
turinčias dalis – jonus.
7
Išlydytas elektrolitas
Teigiamieji ir
neigiamieji jonai
Neelektrolitas (jo
molekulės neskyla)
Medžiagos molekulė
Vandens molekulė
Silpnas elektrolitas (suskyla
nedaug jo molekulių)
Teigiamas jonas
Neigiamas jonas
Stiprus elektrolitas
(suskyla visos jo
molekulės)
8
Elektrolitinė disociacija
O Elektrolitine disociacija yra elektrolito
molekulių (arba joninių junginių) skilimas į
jonus joms tirpstant ar lydantis.
O Elektrolitinės disociacijos reiškiniui turi įtakos
molekulių šiluminis judėjimas.
O Pakaitinus elektrolitą, padidėja molekulių
šiluminio judėjimo vidutinė kinetinė energija,
o kartu ir skaičius jonų porų, susidariusių per
vienetinį laiką.
9
O Kylant temperatūrai, jonų koncentracija
didėja, todėl elektrolito elektrinė varža
mažėja.
O Esant pastoviai tirpalo koncentracijai, jų
laidumas padidėja 2 – 2,5 %.
O Susitikę priešingų ženklų jonai gali susijungti
ir sudaryti neutralias molekules. Šis procesas
vadinamas jonų rekombinacija.
O Ji priklauso nuo tirpiklio dielektrinės
skvarbos.
10
Elektrolizė
O Nesant išorinio elektrinio
lauko, tirpalo jonai ir
molekulės juda
netvarkingai.
O Prijungus srovės šaltinį,
jonai ima judėti
kryptingai: teigiamieji –
katodo link, neigiamieji –
anodo link.
O Taip elektrolite atsiranda
elektros srovė (1 pav.).
11
O Kadangi krūvį elektrolitų vandeniniais tirpalais
arba lydalais perneša jonai, tai laidumas
vadinamas joniniu laidumu.
O Skysčiams ir skystiems metalams gali būti
būdingas ir elektroninis laidumas.
O Joninio laidumo atveju srovės tekėjimas susijęs
su medžiagos pernešimu.
O Tekant srovei, ant elektrodų nusėda medžiaga.
12
Energijos
šaltinis
Elektrolitas
Anodas
Katodas
Elektrolizės
vonelė
O Medžiagos išsiskyrimas
ant elektrodų tekant
srovei elektrolitu
vadinamas elektrolize.
O Elektrolizės metu patys
elektrodai gali reaguoti
arba nereaguoti su
elektrolitu.
Bandymas
13
Elektrolizės dėsnis
O Faradėjaus elektrolizės dėsnis: ant elektrodo
nusėdusios medžiagos masė m yra tiesiogiai
proporcinga elektros srovės stipriui I, jos
tekėjimo trukmei t ir priklauso nuo medžiagos.
m = kIt
O Dydis k vadinamas tam tikros medžiagos
elektrocheminiu ekvivalentu ir išreiškiamas
kilogramais kulonui (kg/C). Jis priklauso nuo
jonų masės ir valentingumo.
14
m = kIt
O Kadangi It=q, elektolizės dėsnį galime
užrašyti taip:
m = kq
O Taigi ant elektrodo išsiskyrusios medžiagos
masė yra tiesiogiai proporcinga
pratekėjusiam elektros krūviui.
15
Elektrolizės taikymas
O Galvanostegija, arba elektrolitinis nusodinimas.
Metalinio gaminio padengimas plonu metalo
sluoksniu elektrolizės būdu. Padengiamas
gaminys atstoja katodą, o padengiančiojo metalo
jonai yra elektrolite.
 Auksavimas
ir sidabravimas
Chromavimas
(prieš tai paviršius
dengiamas metalu,
paprastai variu
arba nikeliu)
stabdo koroziją 
16
O Elektrolitinis gryninimas. Metalų gryninimo
elektrolizės būdu metodas. Iš metalo, turinčio
priemaišų, pagaminamas anodas. Anodo metalo
jonai juda katodo link ir nusėda ant jo kaip grynas
metalas. Priemaišos iškrinta indo dugne.
O Metalų išskyrimas, arba ekstrakcija. Metalų
išskyrimas iš susmulkintos jų rūdos elektrolizės
būdu. Taip gaunami chemiškai labai aktyvūs
metalai, pvz., natris ir aliuminis.
17
Metalų išskyrimas
+
Aliuminio
rūdos
(aliuminio
oksido)
elektrolizė
elektrolite
Anglinis
katodas
+
+
+
+
+
-
-
Aliuminio
išeiga
+
-
+
+
+
+
+
+
+
-
-
Anglinis
anodas
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
Aliuminio jonai prie katodo praranda
krūvį ir virsta aliuminio atomais
18
O Elektrolizės būdu ant gaminio galima
nusodinti storą metalo sluoksnį, paskui jį
atskirti išlaikant formą. Toks įvairių gaminių
tikslių kopijų gavimas vadinamas
galvanoplastika. Ji taikoma skulptūroms,
bareljefams, meno kūrinių kopijoms gaminti.
O Elektrolizės reiškiniu pagrįstas akumuliatorių
veikimas.
 Galvanoplastika 
19
Užduotys
1. Vario sulfato tirpalu pratekėjo 30 C elektros
krūvis. Apskaičiuokite ant elektrodo
išsiskyrusio vario masę. Elektrocheminis
vario ekvivalentas k = 0,329  10-6 kg/C.
Rasti
Duota
m
q = 30 C
k = 0,329  10-6 kg/C
m = kq = 0,329  10-6  30 =
= 9,87  10-6 kg
Ats.: 9,87  10-6 kg.
20
2. Iš vario sulfato tirpalo elektrolizės metu per
1 h išsiskyrė 20 g vario. Kokio stiprio srovė
tekėjo elektrolitu? Elektrocheminis vario
ekvivalentas yra 0,33  10-6 kg/C.
m
k
Rasti
Duota
I
t = 1 h = 60 min = 3600 s
m = 20 g = 0,02 kg
k = 0,33  10-6 kg/C
I
t
m = kIt įsistatome į trikampį ir iš
jo sužinome kaip gauti I.
I = m/kt = 0,02/3600  0,33  10-6 =
= 0,02/0,001188 ≈ 16,8 A
Ats.: 16,8 A.
21
Klausimynas
1. Ar yra elektrolituose
laisvųjų elektronų?
2. Nuo ko priklauso
elektrolitų elektrinis
laidumas?
Atsakymas: elektrolituose
laisvųjų elektronų nėra,
nes jie prisijungia prie
jonų ir tampa atomais arba
atvirkščiai.
Atsakymas: elektrolitų
elektrinis laidumas
priklauso nuo tūrio vienete
esančių jonų skaičiaus ir
nuo jų judrumo.
22
4. Kam vandens
elektrolizei reikalinga
sieros rūgštis?
Atsakymas: sieros rūgštis
dalyvauja antrinėse
reakcijose.
3. Molekulėms
disocijuojant padidėja jonų
potencinė energija. Dėl
kokios energijos ji didėja?
Atsakymas: dėl molekulių
šiluminio judėjimo
kinetinės energijos didėja
jonų potencinė energija.
23
5. Elektrolitinis
poliravimas ir tam tikri kiti
elektrolizės taikymo
atvejai yra pagrįsti tuo,
kad elektrolizės sukelti
reiškiniai ypač intensyviai
vyksta elektrodo iškyšose.
Paaiškinkite šią ypatybę.
Atsakymas: iškyšose
susidaro stipresnis
elektrinis laukas.
Elektrolizė ir jos sukelti
reiškiniai intensyviau
vyksta tose vietose, kur
elektrinio lauko stipris yra
didesnis.
24
Atsakymas: pasidabruoti
ar paauksuoti plastmasinį
papuošalą įmanoma
galvanostegijos būdu, tik
prieš elektrolizę dirbinys
turi būti padengtas grafito
sluoksniu.
6. Papuošalai yra
sidabruojami, auksuojami.
Ar tai įmanoma, jeigu
papuošalas yra
plastmasinis?
25
7. Į nuosekliai sujungtas vonias pripilta to paties, tik
skirtingos koncentracijos elektrolito. Ar vienodas
medžiagos kiekis išsiskirs ant elektrodų, įleistų į tas
vonias? Ar elektrolizės metu keisis nesočiojo vario
sulfato tirpalo koncentracija, jeigu anodas bus:
a) Anglies strypas,
b) Vario strypas?
Atsakymas: visose voniose ant elektrodų išsiskirs
vienodas medžiagos kiekis.
a) Tirpalo koncentracija keisis, nes vario jonai nusės
ant elektrodo;
b) Tirpalo koncentracija nesikeis, nes jonų skaičius
pasipildys iš varinio anodo.
26
Atsakymas: platinos,
grafito arba anglies
elektrodai nereaguoja su
tirpalu ir ant jų išsiskiria
medžiaga (pavyzdžiui,
vykstant HCl elektrolizei
išsiskiria H ir Cl).
8. Iš kokios medžiagos turi
būti pagaminti elektrodai,
kad ant jų išsiskirtų
medžiaga?
27
9. Kodėl
galvanotechnikoje
reversuojama srovė
(keičiama jos kryptis)?
Atsakymas: ties metalo
paviršiaus atsikišimais
elektros laukas būna
stipresnis negu ties lygiu
paviršiumi, todėl pakeitus
srovės kryptį metalas
tampa anodu, atsikišimai
bei nelygumai ištirpsta
greičiau ir paviršius
išsilygina.
28
10. Kodėl nedidelėse
galvaninėse voniose
naudojamas ne vienas, o
du anodai, tarp kurių
įtaisomas gaminys? Koks
yra metalinių dirbinių
elektrolitinio poliravimo
principas?
Atsakymas: du anodai
naudojami siekiant lygiau
padengti gaminį.
Dirbtiniai poliruojami
anodinio tirpinimo
principu.
29
11. Buriniams laivams apsaugoti nuo korozijos taikomas
protektorių metodas: prie plieninio korpuso paviršiaus
įvairiose vietose pritvirtinami cinko lakštai. Kodėl tada
korpusą mažiau veikia korozija?
Atsakymas: cinko tirpimo
potencialas yra didesnis
negu geležies, todėl
susidaro galvaninis
elementas (cinkas, geležis,
jūros vanduo), cinkas
virsta neigiamuoju
elektrodu ir tirpsta, o ant
korpuso išsiskiria
vandenilis.
30
12. Kodėl švino
akumuliatorių elektrodai
gaminami iš gerai išvalyto
švino?
Atsakymas: akumuliatorių
elektrodai gaminami iš
gerai išvalyto švino, nes
priemaišos pagreitina
savaiminį akumuliatoriaus
išsikrovimą.
13. Prieš įkraunant
akumuliatorių paaiškėjo,
kad elektrolito lygis
žemesnis už normalų, nors
elektrolitas neištekėjo. Ką
reikia daryti?
Atsakymas: į
akumuliatorių reikia įpilti
distiliuoto vandens, o ne
elektrolito.
31
14. Kodėl daiktų ar
prietaisų detalių galvaninei
dangai paprastai
naudojamas nikelis ir
chromas?
15. Reikia vario sluoksniu
padengti elektros lanko
anglies elektrodus. Koks
turi būti elektrolitas ir
anodas?
Atsakymas: nes juos mažai
veikia korozija.
Atsakymas: elektrolitas –
vario druskos tirpalas,
anodas – varis.
32
Testas
1. Kas yra elektrolitai?
a) Medžiagos, kurios
ištirpintos arba
išlydytos praleidžia
elektros srovę.
b) Teigiamą ir neigiamą
elektros krūvį turinčios
dalelės.
c) Medžiagos, kurios
nepraleidžia elektros
srovės.
2. Susitikę priešingų
ženklų jonai gali susijungti
ir sudaryti neutralias
molekules. Kaip vadinasi
šis procesas?
a) Elektrolitinė disociacija.
b) Jonų rekombinacija.
c) Elektrolizė.
33
3. Kaip juda jonai, prijungus
srovės šaltinį?
a) Teigiamieji katodo link,
neigiamieji anodo link.
b) Teigiamieji anodo link,
neigiamieji katodo link.
c) Teigiamieji ir neigiamieji
jonai juda katodo link.
4. Kas yra elektrolizė?
a) Jonų judėjimas skystyje.
b) Dalelių krypties
pakeitimas elektrolite.
c) Medžiagos išsiskyrimas
ant elektrodų tekant
srovei elektrolitu.
34
5. Kuri formulė
nusako Faradėjaus
dėsnį?
a) m = kIt.
b) A = UIt.
c) P = UI.
6. Ant elektrodo išsiskyrusi
medžiagos masė yra
tiesiogiai proporcinga:
a) Atliktam darbui.
b) Pratekėjusiam elektros
krūviui.
c) Jonų greičiui.
35
7. Kaip gaunami
chemiškai labai aktyvūs
metalai?
a) Filtruojant metalo
liekanas.
b) Iš susmulkintos metalų
rūdos elektrolizės būdu.
c) Chromatografijos būdu.
8. Kur taikoma
galvanoplastika?
a) Plastiko dirbinių
gaminime.
b) Įvairių skysčių
gaminime.
c) Skulptūrų, bareljefų,
meno kūrinių kopijų
gaminime.
36
9. Kaip vadinami skysčiai,
kuriais neteka elektros
srovės?
a) Nelaidžiais skysčiais.
b) Puslaidininkiais.
c) Dielektrikais.
10. Koks turi būti
elektrolitas, kad suskiltų
visos jo molekulės?
a) Stiprus.
b) Išlydytas.
c) Silpnas.
37
Testo atsakymai
1.
2.
3.
4.
5.
a)
b)
a)
c)
a)
6. b)
7. b)
8. c)
9. c)
10.a)
38
Vandeninių tirpalų elektrolizė
O Elektrolizės bandymams atlikti galima panaudoti labai paprastą
prietaisą.
O Paimame du pieštukus. Vieną pieštuką prijungiame prie neigiamo
srovės šaltinio poliaus, o kitą prie teigiamo šaltinio poliaus.
39
AgNO3(aq) elektrolizė
Distiliuoto vandens tirpalas elektros srovės nepraleidžia,
elektrolizė nevyksta
40
Zn(NO3)2(aq) elektrolizė
Pb(NO3)2(aq) elektrolizė
Atlikus bandymą matome, kad ant
elektrodų išsiskyrė medžiaga.
Grįžti
41
Informacijos šaltiniai
O http://www.ik.su.lt/~mariusbm/Elektra/teorija/elektros
_srove_skysciuose.html
O http://www.mokslai.lt/referatai/referatas/30894.html
O http://www.mokslai.lt/referatai/konspektas/5704.html
O http://www.studijos.lt/siukslynelis/referatas/3375/?pa
ge=5
O http://spargalkes.lt/fizika/901-elektros-srovskysiuose-pera
O http://mokytojai.emokykla.lt/chemijajums/vande.htm
42
43