WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаПедагогіка, Сценарії виховних заходів → Фізика явищ. Її внутрішній світ - Урок

Фізика явищ. Її внутрішній світ - Урок


Урок на тему:
"Фізика явищ. Її внутрішній світ"
Струм в електролітах. Закони електролізу. (Скорочений виклад)
1. Фізичний зміст явища.
Загалом, електричний струм отримують, коли під дією певної різниці потенціалу (U=?? =/В/) електричного поля ті чи інші носії електричного заряду приходять у стан напрямленого упорядкованого руху в межах замкненого електричного кола.
Якщо в металах рухомими, у міжатомному просторі, можуть бути лише електрони, то в рідинах може вільно пересуватись будь - яка молекула. І коли в певну рідину занурити два електрода з різницею потенціалів між ними, то можна очікувати упорядкований зустрічний рух позитивних іонів до негативного полюса і, одночасно, негативних іонів до позитивного полюса. Адже між різнойменними зарядами діють сили протягування. До того ж виявляється, що молекули розчинів кислот, лугів та солей, самі по собі, навіть без зовнішнього електричного поля, можуть дисоціювати, тобто перетворюватись на електрично-заряджені іони.
Дисоціація - це процес розщеплення нейтральних молекул на позитивні та негативні іони. Одночасно завжди існує зворотній процес рекомбінації окремих іонів у нейтральні молекули.
H2SO4=2H+ + SO42-NaCl=Na+ + Cl-
При цьому у формуванні іонів важлива роль належить так званим валентним електронам.
Na+ (іон натрія)
Валентність 1(+)
Cl- (іон хлору)
Валентність 1(-)
Зі схеми добре видно як проявляється природна тенденція нейтральних атомів автоматично створювати насичений зовнішній електронний шар в ході їхньої взаємодії у деякому середовищі.
В поведінці 11-го периферійного електрону натрію у присутності хлору переважає тенденція до переходу від "свого" атома до незавершеного зовнішнього шару "чужого" атома хлору. Такий процес дозволяє " вбити двох зайців" - забезпечити насичення зовнішнього електронного шару як і для атома натрію, так і для атома хлору. Адже атом хлору на своєму третьому електронному шарі , а атом натрію на залишеному другому будуть мати по вісім електронів. Зовнішні шари стали завершеними і утворена частинка (іон) стала стабільною.
Цей активний електрон і визначає валентність хімічного елементу.
Зрозуміло, що таких електронів у інших атомів може бути два чи більше, і такою буде відповідна їхньому числу валентність атома.
Тому коли така хімічна субстанція опиняється в електролітичній ванні з електродами, що під напругою, то спостерігається електричний струм з наступними супутніми явищами та характеристиками:
А+ - анод К- - катод*
Потік іонів, що і являє електричний струм в електролітах.
Тобто - електроліти для розведених у просторі цієї рідини анода та катоду електричне коло не розмикають. Електроліт - це провідник електричного струму.
Зрозуміло, що при підвищенні температури опір електролітів зменшується на відміну від температурної залежності опору металевих провідників, бо підвищується рухомість носіїв електричних зарядів.
Іони для електролітичного струму іноді отримують не тільки з середовища самого електроліту, а подеколи і з самих електродів (аноду). Тому, що серед іонів електроліту не всі вони є електро-хімічно активними, коли, наприклад, наявні негативні іони не здатні у даному середовищі віддати свої "надлишкові" електрони. А якщо не буде замкненого потоку електронів на відрізку зовнішнього з'єднання аноду та катоду з джерелом струму, то не буде і електролітичного струму в середині рідини. Наглядно це можна буде побачити трохи нижче в п.3.
На практиці під час електролізу наявного розчину біля електродів замість іонів, що там з'явилися, утворюються вже електрично-нейтральні молекули газу чи шар чистого металу, що складається з нейтральних атомів. Це прояв так званих реакцій відновлення. Основа їхньої сутності у поведінці вільних електронів, яку визначають іони та електричний заряд електрода.
Наприклад: Анод: Cl- ? -e + Cl електрон, що спочатку віддається негативним іоном аноду (А+), а потім від аноду переміщується до позитивного полюсу батареї в ході циркуляції електричного струму у даному колі.
Потрібно прийняти до уваги, що в об'ємі розчину біля електродів, весь час повторюються подібні перетворення і тому відбувається неминуче об'єднання окремих атомів хлору у двоатомні молекули. Тобто спостерігач бачить потік пухирців газоподібного хлору, як кінцевий продукт електролізу. Причиною такого об'єднання атомів є ковалентний (парний) хімічний зв'язок. І знову в його основі закладена тенденція поведінки атомів до насичення зовнішнього електронного шару. Загалом - це основа практично усіх реакцій неорганічної хімії. Тому зрозуміло, що в цілому реакція електролізу поблизу аноду матиме вигляд: 2Cl- ? 2 -e + Cl2
От тільки водні розчини солей та кислот з причини широкої універсальності молекули води (H2O? H++ OН-) містять не два протилежно заряджені іони, а більше (Na+, Cl-, H+, OH-). У такому випадку в електролізній реакції приймають участь лише два іона: один позитивний (найбільш активний) і один негативний (також найбільш активний). Інші іони участі у реакції не приймають. Їх називають пасивними.
Є спеціальний розділ фізики, який вивчає ці властивості рідини дуже детально. Такі пізнання широко використовуються у біотехнологіях. Останні поступово займають у житті сучасного суспільства лідируюче положення і є однією з цеглин нового суспільства ЗНАНЬ, що приходить на зміну ще актуального для України індустріального періоду.
Дуже часто саме за рахунок реакцій електролізу отримують цінні хімічні продукти, що вкрай тяжко добути прямим природнім шляхом. Так у "доелектролізні" часи алюміній був настільки дорогий, що прикраси з нього могли собі дозволити жінки лише з дуже багатих сімей. Тому для Дмитра Івановича Менделєєва було приємним отримати пам'ятну медаль Французької академії наук саме з алюмінію.
Як правило, електроліз - це явище проходження електричного струму у рідинах, при якому сама рідина не "переживає" ніяких перетворень своєї сутності. Всі реакції відбуваються виключно біля електродів, а у рідини змінюється лише концентрація компонентів.
Зрозуміло, що маса продуктів електролізу залежить від величини заряду, що пронизує розчин.
2. Закони електролізу.
Маса продукту буде дорівнювати: m=miNi ( де mi - маса іону, Ni - число іонів). Тобто m=M/NA x q/e, де М - мольна маса іонів, NA - число частинок одного моля речовини (число Авогадро), q/e - число електронів, що приймають участь в електролітичній реакції.
Зрозуміло, що один електрон під час електролізу в змозі перетворити іон у нейтральний атом речовини, тільки у тому випадку,
Loading...

 
 

Цікаве