Boltahe electric kasalukuyang conductors semiconductors dielectrics
Sa pamamagitan ng mga katangian ng kuryente ang mga materyales ay nahahati sa dielectrics, conductors, semiconductors at superconductor. Sila ay naiiba sa bawat isa sa halaga ng resistivity, ang likas na katangian ng pagbabago nito depende sa temperatura at ang mekanismo ng kondaktibiti.
Mga dielectric. Hindi tulad ng mga metal, mga kristal mga simpleng sangkap, na nabuo ng mga nonmetals, kadalasan ay walang kapansin-pansing electronic conductivity; sila ay dielectrics. Bagaman sa kasong ito ang pagbuo ng mga banda ng enerhiya ay posible rin, dito ang banda ng pagpapadaloy ay nahihiwalay mula sa valence band ng isang banda gap, i.e. makabuluhang puwang ng enerhiya. Enerhiya ng mahina electric field lumalabas na hindi sapat upang tulay ang puwang na ito, at ang mga electron ay hindi gumagalaw mula sa valence band patungo sa conduction band. Kaya, sa mga insulator, ang mga electron ay hindi malayang gumagalaw sa buong kristal at nagsisilbing mga carrier ng electric current. Ang uri ng kemikal na bono ay pangunahing ionic o covalent. Walang mga carrier ng libreng bayad. Sa pagitan ng valence band at ng conduction band ay may malawak na band gap. Mga pangunahing dielectric: mga asin, oxide, salamin, polyethylene, goma, atbp. Ang mga dielectric ay polarized sa electric field. Sa ilalim ng impluwensya electrostatic field ang posisyon at magnitude ng mga epektibong singil ng mga dielectric na atom ay nagbabago, habang sa loob ng dielectric ay lilitaw ang sarili nitong larangan ng enerhiya, na nakadirekta sa tapat ng panlabas. Mayroon ding mga dielectric na may mataas na dielectric na pare-pareho. Ito ay dahil sa pagkakaroon ng mga kusang polarized na rehiyon.
Semiconductor. Kapag pinainit, malapit sila sa mga konduktor, at kapag pinalamig, malapit sila sa mga dielectric. Ang mga simple ay P, I, B, Se. Gayundin maraming binary compounds ZnO, FeO. Ang pag-asa ng mga de-koryenteng katangian sa temperatura at pag-iilaw ay ipinaliwanag ng elektronikong istraktura ng kanilang mga kristal. Dito, tulad ng mga insulator, ang valence band ay pinaghihiwalay mula sa conduction band ng isang band gap. Gayunpaman, ang band gap sa kaso ng semiconductors ay hindi malaki. Samakatuwid, sa pagtaas ng temperatura o pag-iilaw, ang mga electron na sumasakop sa itaas na antas ng valence band ay maaaring lumipat sa conduction band at lumahok sa paglipat ng electric current. Sa pagtaas ng pag-iilaw o temperatura, ang bilang ng mga electron na dumadaan sa conduction band ay tumataas, at alinsunod dito, ang electrical conductivity semiconductor. Sa semiconductors na may covalent chemical bond, ang hitsura ng isang electron sa conduction band ay sabay na lumilikha ng bakante sa valence band. Ang bakanteng ito sa isang partikular na molecular orbital ay maaaring punan ng mga electron mula sa iba pang inookupahang kalapit na mga MO. Ang ganitong paglipat ng mga electron sa loob ng valence band ay tila lumilikha ng paggalaw ng mga bakante mula sa isang MO patungo sa isa pang MO. kaya lang agos ng kuryente sa isang semiconductor ay tinutukoy ng paggalaw ng mga electron sa conduction band at sa valence band. Ang mga semiconductor ay ginagamit sa radio electronics.
Mga konduktor. Sa pagtaas ng temperatura, pinapataas nila ang kanilang conductivity. Ang mga carrier ng singil ay mga electron. Ang valence band at conduction band ng electronic na istraktura ay nagsalubong. Pinapayagan nito ang mga electron mula sa valence band, na may bahagyang paggulo, na lumipat sa mga molecular orbitals ng conduction band, na nangangahulugan na ang electron ay lumilitaw na may ibang posibilidad sa isang punto o iba pa ng compact metal. Ang mga konduktor ay ginagamit upang magpadala ng kuryente. Kabilang sa mga conductor ay mayroong: mga metal (Al, Cu, Fe) at mataas na conductivity alloys (tanso, tanso, aluminyo).
Mga tampok ng mga bono ng kemikal sa mga metal at atomic na kristal. Sa mga tuntunin ng lakas, ang metal na sala-sala ay nasa pagitan ng atomic at molekular na metal na sala-sala. Ito ay dahil sa katotohanan na koneksyon ng metal mga katangiang katangian ng isang covalent bond at mga indibidwal na katangian ng isang long-range bond. Ang metal grid ay maaari ding maging mababang lakas (mercury). Sa isang pinasimple na paraan, ang isang metal na sala-sala ay kinakatawan sa anyo ng mga positibong sisingilin na mga ion na matatagpuan sa mga node nito, at mga electron na gumagalaw sa pagitan nila. Ang mga atomo ng metal, na may katangiang depisit ng mga electron ng valence, ay dapat magkaroon ng pinakamaraming kalapit na atomo hangga't maaari upang mabayaran ang depisit na ito sa kapinsalaan ng mga kalapit na electron. Crystalline na estado ng bagay. May mga sangkap kung saan ang mga kristal ay may ilang uri ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle na may mahalagang papel. Kaya, sa grapayt, ang mga carbon atom ay konektado sa isa't isa sa ilang direksyon sa pamamagitan ng mga covalent na bono ng isang naisalokal at delocalized na kalikasan, at sa iba sa pamamagitan ng mga intermolecular na bono. Samakatuwid, ang graphite lattice ay maaaring ituring bilang atomic, metallic, at molecular. May mga atomo sa mga site ng atomic lattices; sila ay nakaugnay sa isa't isa sa pamamagitan ng mga covalent bond. Mayroong medyo kaunting mga sangkap na may mga atomic lattice. Kabilang dito ang brilyante, silikon at ilang mga inorganikong compound. Ang mga sangkap na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na tigas (brilyante). Ang mga ito ay matigas ang ulo at halos hindi matutunaw. Ang mga katangiang ito ay dahil sa lakas ng covalent bond.
Ang dalisay na i-semiconductors ay halos hindi ginagamit. Ang mga atom ng iba pang mga elemento (mga impurities) ng trivalent (aluminum, gallium, indium, boron) o pentavalent (arsenic, phosphorus, antimony) na mga elemento o ang kanilang mga compound ay espesyal na ipinakilala sa kanila. Sa kasong ito, isang impurity atom ang ipinakilala sa bawat 107...108 atoms ng i-semiconductor. Ang mga pentavalent impurity atom ay tinatawag na mga donor: pinapataas nila ang bilang ng mga libreng electron. Ang bawat atom ng naturang karumihan ay nagdaragdag ng isang dagdag na elektron. Sa kasong ito, walang karagdagang mga butas ang nabuo. Ang isang impurity atom sa istruktura ng isang semiconductor ay nagiging isang nakatigil na positibong sisingilin na ion. Ang conductivity ng semiconductor ay matutukoy na ngayon sa pamamagitan ng bilang ng mga libreng impurity electron. Sa pangkalahatan, ang ganitong uri ng conductivity ay tinatawag na n-type conductivity, at ang semiconductor mismo ay tinatawag na n-type semiconductor.
Kapag ang isang trivalent na karumihan ay ipinakilala, ang isa sa mga valence bond ng semiconductor ay hindi napupunan, na katumbas ng pagbuo ng isang butas at isang hindi kumikibo na negatibong sisingilin ng impurity ion. Kaya, sa kasong ito, tumataas ang konsentrasyon ng butas. Ang mga impurities ng ganitong uri ay tinatawag na acceptors, at ang conductivity na dulot ng pagpapakilala ng acceptor impurity ay tinatawag na p-type conductivity. Ang isang semiconductor ng ganitong uri ay tinatawag na p-type semiconductor.
Ang nangingibabaw na mga tagadala ng singil sa isang semiconductor ay tinatawag na mga carrier ng karamihan. Kaya, sa isang n-type na semiconductor, ang karamihan sa mga carrier ay mga electron, at ang mga minoryang carrier ay mga butas, at sa isang p-type na semiconductor, ang karamihan sa mga carrier ay mga butas, at ang mga minoryang carrier ay mga electron. Tulad ng nakikita natin, sa kaibahan sa kondaktibiti ng mga conductor, kung saan ang kasalukuyang ay sanhi ng direksyon ng paggalaw ng mga electron lamang, sa semiconductors ang kasalukuyang ay maaaring sanhi ng dalawang uri ng mga carrier - mga electron at mga butas.
22.Entropy at pagbabago nito sa panahon ng mga reaksiyong kemikal.
Ang sukatan ng probabilidad ng estado ng isang sistema ay karaniwang tinatawag na Entropy (S) - isang halaga na proporsyonal sa log number ng pantay na posibleng microstates kung saan maaaring maisakatuparan ang isang ibinigay na macrostate (T, P, V). Ang entropy ay may sukat ng enerhiya na hinati sa temperatura. Ipinahayag sa [J/mol*kelvin]. Ang S ay tumataas sa panahon ng paglipat ng isang sangkap mula sa isang mala-kristal na estado sa isang likido at mula sa isang likido patungo sa isang gas na estado, sa panahon ng paglusaw ng mga kristal, sa panahon ng pagpapalawak ng mga phase, sa panahon ng mga pakikipag-ugnayan ng kemikal na humahantong sa isang pagtaas sa bilang ng mga particle, at lalo na ang mga particle sa estado ng gas. Sa kabaligtaran, ang lahat ng mga proseso bilang isang resulta kung saan ang pagkakasunud-sunod ng system ay tumataas (condensation, polymerization, compression, pagbawas sa bilang ng mga particle) ay sinamahan ng pagbawas sa entropy.
23. Gibbs enerhiya. Mga kondisyon para sa kusang paglitaw ng mga proseso ng kemikal.
Gibbs energy (G) - tinatawag ding isobaric-thermal potential o libreng bahagi sa pare-parehong presyon. Ang G ay nauugnay sa H,S,T: G=H-TS. Kung ang reaksyon ay nagaganap sa pare-parehong P at T, pagkatapos ay ∆ G= ∆ H-T ∆ S. Sa pare-parehong temperatura at presyon, ang mga reaksiyong kemikal ay maaaring kusang magpatuloy lamang sa direksyon kung saan bumababa ang enerhiya ng Gibbs ng system. Sa mababang temperatura Ang mga exothermic na reaksyon ay maaaring mangyari nang kusang-loob, at sa mataas na antas, ang mga reaksyon na sinamahan ng pagkahumaling ng entropy.
24. Paksa ng kinetika ng kemikal. Ang rate ng mga reaksiyong kemikal at mga kadahilanan na nakakaimpluwensya dito sa homogenous at heterogenous na mga proseso.
Ang kinetika ng kemikal ay isang sangay ng kimika na nag-aaral sa mga rate ng mga reaksiyong kemikal. Ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay sinusukat sa pamamagitan ng dami ng sangkap na pumapasok sa isang reaksyon o nabuo bilang isang resulta ng isang reaksyon bawat yunit ng oras bawat yunit ng dami ng system (para sa isang homogenous na reaksyon) o bawat yunit ng lugar ng phase interface (para sa isang heterogenous na reaksyon). Sa kaso ng isang homogenous na proseso na nagaganap sa isang pare-pareho ang dami, ang rate ng isang homogenous na reaksyon ay sinusukat sa pamamagitan ng pagbabago sa konsentrasyon ng alinman sa mga reacting substance sa bawat yunit ng oras. Ang rate ng reaksyon ay nakasalalay sa likas na katangian ng mga sangkap na tumutugon, ang kanilang konsentrasyon, temperatura at ang pagkakaroon ng mga catalyst sa system. Epekto ng temperatura. Ang pag-asa ng rate ng reaksyon sa temperatura ay tinutukoy ng pare-pareho ang rate. Ang panuntunan ni Van't Hoff: sa pagtaas ng temperatura, ang rate ng karamihan sa mga kemikal na reaksyon ay tumataas ng 2-4 na beses para sa bawat 10 degrees na pinainit. V(T 2)/V(T 1)=y (T2-T1)|10
25. Ang impluwensya ng konsentrasyon sa bilis ng isang kemikal na reaksyon. Batas ng aksyong masa.
Batas ng pagkilos ng masa (pangunahing batas ng kinetika ng kemikal): sa pare-parehong temperatura, ang bilis ng isang reaksiyong kemikal ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga konsentrasyon ng mga tumutugon na sangkap. A+2BàAB 2 u=k[A][B][B]=k[A][B] 2, kung saan ang k ay ang rate ng reaksyon na pare-pareho, ang halaga nito ay depende sa likas na katangian ng mga tumutugon na sangkap. Sa mga heterogenous na reaksyon, ang mga konsentrasyon ng mga sangkap sa solid phase ay karaniwang hindi nagbabago sa panahon ng reaksyon at samakatuwid ay hindi kasama sa equation ng batas ng mass action. CaCO 3 (k.)àCaO (k.)+CO 2 (g.) u=k, ibig sabihin, u=const, dahil CaCo 3 – solid.
Ticket No. 26 Activation Energy. Naimpluwensyahan T sa V
Ang activation energy ay ilang labis na enerhiya (kumpara sa average na enerhiya ng mga molekula sa isang partikular na temperatura) na dapat taglayin ng mga molekula upang maging epektibo ang kanilang banggaan, iyon ay, upang humantong sa pagbuo ng isang bagong substansiya. Habang tumataas ang temperatura, mabilis na tumataas ang bilang ng mga aktibong molekula, na humahantong sa isang matalim na pagtaas sa rate ng reaksyon. ((Arrhenius equation: k=ZPe - E a /RT, Z-bilang ng mga banggaan ng mga molekula bawat segundo bawat dami ng yunit; e=2, 718..; R-universal gas constant = 8.314 J/mol*K; T- temperatura, K; P ay ang tinatawag na steric factor.))
26.Enerhiya sa pag-activate. Ang impluwensya ng temperatura sa bilis ng isang kemikal na reaksyon.
positibo, at sa pangalawa - negatibo.
27.Enerhiya sa pag-activate. Panimula sa catalysis. Mga catalyst at inhibitor
Ang activation energy ay ilang labis na enerhiya (kumpara sa average na enerhiya ng mga molekula sa isang partikular na temperatura) na dapat taglayin ng mga molekula upang maging epektibo ang kanilang banggaan, iyon ay, upang humantong sa pagbuo ng isang bagong substansiya. Ang catalyst ay isang substance na hindi natupok bilang resulta ng isang reaksyon, ngunit nakakaapekto sa rate nito. Ang catalysis ay ang kababalaghan ng pagbabago ng rate ng isang reaksyon sa ilalim ng impluwensya ng naturang mga sangkap. May mga catalyst na parehong nagpapabilis sa reaksyon at nagpapabagal nito. Sa unang kaso, tinatawag ang catalysis positibo, at sa pangalawa - negatibo.
Ang mga inhibitor ay mga catalyst na nagpapababa ng rate ng isang reaksyon.
28. Ang mga reaksyon ay simple at kumplikado. Ang yugto ng paglilimita ng isang proseso ng kemikal.
Simple: pinagmulan. sa pagitan ng mga simple. Kumplikado: sa pagitan ng kumplikado. Karamihan sa mga kemikal na reaksyon ay nangyayari sa higit sa isang yugto, ngunit ang isang yugto ng reaksyon ay maaaring maging kinetically kumplikado kung ito ay mababalik. Kasama rin sa mga kinetically complex na reaksyon ang mga sunud-sunod (Ang sequential ay mga reaksyon na may mga intermediate na yugto, kapag ang produkto ng nakaraang yugto ay nagsisilbing panimulang materyal para sa susunod. Kapag k 1 >> k 2, ang buong panimulang materyal ay maaaring ma-convert sa intermediate na produkto B bago magsimula ang pangalawang reaksyon Ang rate ng buong reaksyon ay tinutukoy ng ikalawang yugto.<< k 2 концентрация промежуточного продукта мала, поскольку он не успевает накапливаться; эта стадия определяет скорость реакции в целом. Таким образом, скорость определяется самой медленной стадией (принцип лимитирующей стадии)). параллельные(Реакции, в которых исходные вещества способны образовывать разные продукты реакции или одно вещество одновременно способно реагировать с несколькими веществами, называются параллельными.), цепные(К цепным реакциям относят реакции, протекающие с образованием свободных радикалов, способных превращать реагенты в конечные продукты, поддерживая постоянство свободных радикалов или даже увеличивая их (разветвленная цепная реакция). Стадия определяющая скорость протекания реакции – есть лимитирующая стадия.
29. Equilibrium constant. Ang kakayahang ilipat ang equilibrium ng isang kemikal na reaksyon sa pasulong at pabalik na direksyon. Prinsipyo ni Le Chatelier.
Equilibrium constant: isang halaga na naglalarawan ng ekwilibriyo sa pagitan ng mga sangkap sa solusyon, pangunahin sa pagitan ng mga gas at likido. Depende lang sa temperatura. Equilibrium law of mass action: ang ratio ng produkto ng molar concentrations ng mga produkto sa produkto ng molar concentrations ng mga reactant na kinuha sa mga kapangyarihan na katumbas ng stoichiometric coefficients ay isang pare-parehong halaga sa isang naibigay na temperatura = Kр [C]с[D]d /[A]a[B]b=K. Ang proseso ng pagbabago ng mga konsentrasyon na dulot ng kawalan ng timbang ay tinatawag na displacement o equilibrium shift. Kapag ang konsentrasyon ng isa sa mga sangkap ay tumaas, ang ekwilibriyo ay lumilipat patungo sa pagkonsumo ng sangkap na ito. Habang tumataas ang presyon, lumilipat ang balanse patungo sa pagbaba sa bilang ng mga molekula ng gas, i.e. patungo sa pagbaba ng presyon. Habang tumataas ang temperatura, lumilipat ang equilibrium patungo sa endothermic reaction. Ang prinsipyo ng Le Chatelier: Kung ang anumang impluwensya ay ibinibigay sa isang sistema na nasa ekwilibriyo, kung gayon bilang resulta ng mga prosesong nagaganap dito, ang ekwilibriyo ay lilipat sa isang direksyon na magbabawas sa tinukoy na impluwensya.
30. Rehiyon ng likidong estado ng isang sangkap. Diagram ng estado ng tubig.
Ang likido ay isang pisikal na katawan na may dalawang natatanging tampok: isang bahagyang pagbabago sa dami nito sa ilalim ng impluwensya ng malalaking panlabas na puwersa at pagkalikido, iyon ay, isang pagbabago sa hugis nito sa ilalim ng impluwensya ng kahit na hindi gaanong mga panlabas na puwersa. Ang density ng mga likido ay bumababa sa pagtaas ng temperatura. Ang pagbubukod ay tubig sa hanay ng temperatura mula 0 hanggang 4 0 C, kapag tumataas ang density nito, na umaabot sa pinakamataas na halaga nito sa temperatura na 4 0 C r = 1000 kg/m3. Ang diagram ng estado ng tubig ay nagpapakita ng isang graphical na representasyon ng ugnayan sa pagitan ng mga dami na nagpapakilala sa estado ng system at mga pagbabagong bahagi sa system.
31. Mga paraan ng pagpapahayag ng dami ng komposisyon ng mga solusyon: mass, volume at mole fractions. Mass, molar at normal na konsentrasyon, molality.
Ang mga solusyon ay homogenous (single-phase) na mga sistema ng variable na komposisyon, na binubuo ng dalawa o higit pang mga sangkap (mga bahagi). Ang isang solusyon na nasa equilibrium sa solute ay tinatawag na saturated. Ang isang solusyon na may mababang nilalaman ng mga dissolved substance ay dilute, sa kabaligtaran, puro. Mga paraan ng pagpapahayag: 1. Mass fraction: ang ratio ng masa ng solute sa masa ng solusyon. 2. Mole fraction: ang ratio ng dami ng natunaw na substance sa kabuuan ng dami ng lahat ng substance na bumubuo sa solusyon. N=n2\(n1+n2) 3. Molarity (Cm): ang ratio ng bilang ng mga substance sa volume ng solusyon. 4. Molality (m): ang ratio ng dami ng substance sa mass ng substance. 5. Katumbas o normal na konsentrasyon (Сн): ang ratio ng bilang ng mga katumbas sa dami ng solusyon. V1\V2=N2\N1 Ang mga volume ng mga solusyon ng mga tumutugon na sangkap ay inversely proportional sa kanilang normalidad. Ang fraction ng volume ng isang dissolved substance ay ang ratio ng volume ng component na nakapaloob sa system sa kabuuang volume ng system (φ = V (dissolved) / V (solusyon) * 100%).
32. Mga Solusyon. Thermal effect sa panahon ng dissolution.
Ang solusyon ay isang homogenous na sistema na binubuo ng hindi bababa sa 2 mga sangkap, na ang isa ay labis. Ang paglusaw ay katulad ng kemikal. Ang reaksyon ngunit ang komposisyon ng solusyon ay maaaring mag-iba sa loob ng malawak na limitasyon. Bilang karagdagan, ang mga katangian ng mga solusyon ay nagpapakita ng mga katangian ng mga indibidwal na sangkap. Kaya, ang solusyon ay sumasakop sa isang intermediate na yugto sa pagitan ng kemikal. Conn. At mga mekanikal na halo. Depende sa laki ng mga particle, nahahati sila sa: True (particles-molecules, ions<10 -7) коллоидные (макромолекулы, ионные пары, атомы металлов10 -7 10 -5). Термодинамические факторы процесса растворения: Большинство веществ растворяются в жидкости с поглощением теплоты, но это не всегда так. Кол-во теплоты, поглощающейся(или выделяющейся) при растворении одного моля вещества, называется теплотой растворения этого вещества. При растворении энергия затрачивается на разрушение кристаллов растр. В-ва т.е. происходит поглощение энергии, если этого не наблюдается значит между растворителем и растр. В-ом происходит химическое взаимодействие. Такие соединения – сольваты. Растворимость твёрдых веществ повышается с увеличением Т, газов - наоборот.
33.Solubility. Koepisyent ng solubility. Ang mga pumipili na solvents at ang kanilang paggamit sa mga proseso ng pagpapatayo at paglilinis ng mga natural na gas.
Ang solubility ay ang kakayahan ng isang substance na matunaw sa isang partikular na solvent. Ang isang sukatan ng solubility ng isang sangkap sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon ay ang nilalaman nito sa mga puspos na solusyon.; equilibrium na konsentrasyon ng isang dissolved substance sa saturated solution nito. Kung sa 100g. Solusyon sa tubig. Higit sa 10 taon In-va – lubos na natutunaw. Bilang ng mga yunit ng masa ng anhydrous saturating substance sa NU 100g. Ang mga yunit ng mass p-la - ay ang solubility coefficient. Ang temperatura kung saan nagiging walang limitasyon ang limitadong solubility ay tinatawag na critical dissolution temperature Selective solvent: Dimethylformamide Pangunahing pang-industriya na aplikasyon
34. Imahinasyon ng mga ideal na solusyon. Ang impluwensya ng konsentrasyon ng isang solute sa puspos na presyon ng singaw ng isang solusyon, ang kumukulo na punto nito at temperatura ng pagkikristal (batas ni Raoult at mga kahihinatnan mula dito).
Tamang solusyon
Batas ni Raoult: Ang kamag-anak na pagbaba sa saturated vapor pressure ng isang solvent sa itaas ng solusyon ay katumbas ng mole fraction ng solute. (Po-P)/Po=N Ikalawang Batas ni Raoult – ang pagbaba sa kumukulong punto at pagtaas sa pagyeyelo ng isang solusyon ay direktang proporsyonal sa molar na konsentrasyon ng solusyon.
35. Ang phenomenon ng electrolytic dissociation. Degree ng dissociation. Pag-uuri ng mga electrolyte ayon sa antas ng dissociation. Malakas at mahinang electrolyte.
Ang kababalaghan ng electrolytic dissociation: kapag ang isang asin ay natunaw sa tubig, ang mga ion na bumubuo sa electrolyte na ito, sa ilalim ng impluwensya ng mga polar water molecule, ay nahihiwalay sa isa't isa at muling ipinamahagi sa mga solvent na molekula. Ang antas ng dissociation ay ang ratio ng bilang ng mga molekula na nahiwalay sa mga ion sa kabuuang bilang ng mga natunaw na molekula. Kung mas polar ang solvent, mas malaki ang antas ng dissociation ng isang ibinigay na electrolyte sa loob nito. Ang mga electrolyte, ang antas ng dissociation na kung saan ay mataas kahit na sa medyo puro solusyon (à1), ay tinatawag na malakas (halos lahat ng asin, minimal na asin: H 2 SO 4, HNO 3, HI, HMnO 4; base ng mga bitak at crack-earth metal), at electrolytes , ang antas ng dissociation na kung saan ay maliit kahit na sa mga dilute na solusyon, ay mahina (Halos lahat ng mga organic na acid, ilang menor de edad na acid: H 2 CO 3, H 2 S, maraming metal hydroxides).
36. Electrolytic dissociation. Mga salik na nakakaimpluwensya sa paghihiwalay ng mga electrolyte. Mahinang electrolytes. Dissociation pare-pareho ng mahina electrolytes.
Ang electrolytic dissociation ay isang kusang proseso ng pagkabulok ng isang electrolyte sa isang solusyon na may pagbuo ng mga positibo at negatibong sisingilin na mga ion, o mga kasyon at anion, ayon sa pagkakabanggit. 1) Kung mas polar ang solvent, mas malaki ang antas ng dissociation ng isang ibinigay na electrolyte sa loob nito. 2) isang pagtaas sa temperatura, bilang isang panuntunan, ay nagdaragdag ng dissociation at sa pag-init ang antas ng pagtaas ng dissociation. 3) kapag bumababa ang konsentrasyon ng electrolyte, i.e. kapag natunaw, ang antas ng diss. tumataas. Ang mga electrolyte, ang antas ng dissociation na kung saan ay maliit kahit na sa mga dilute na solusyon, ay mahina (Halos lahat ng mga organikong acid, ilang menor de edad na acid: H 2 CO 3, H 2 S, maraming metal hydroxides). Ang dissociation constant ng susunod na electrolytes ay ang ratio ng produkto ng mga konsentrasyon ng mga produkto ng reaksyon sa konsentrasyon ng mga reactant.
37. Dissociation ng mahina electrolytes. Dami ng mga katangian ng proseso ng dissociation: degree at dissociation pare-pareho. Oswald's Law of Dilution.
Ang dissociation constant ng susunod na electrolytes ay ang ratio ng produkto ng mga konsentrasyon ng mga produkto ng reaksyon sa konsentrasyon ng mga reactant. Ang dissociation constant ay ang equilibrium constant na tumutugma sa dissociation ng isang mahinang electrolyte. Depende sa likas na katangian ng electrolyte at solvent, temperatura ngunit hindi nakasalalay sa konsentrasyon. Nailalarawan ang kakayahan ng isang ibinigay na sangkap na maghiwa-hiwalay sa mga ion. Kung mas mataas ang K, mas mahusay na naghihiwalay ang sangkap. Ang mga acid at base ay naghihiwalay sa mga hakbang. Ang bawat yugto ng dissociation ay nailalarawan sa sarili nitong pare-pareho. Kaya, ang tribasic orthophosphoric acid H 3 PO 4 ay naghihiwalay tulad ng sumusunod.... Ang equilibrium constant K p ng reaksyong ito ay K d: Kp = / Kung ipahayag natin ang equilibrium concentrations sa mga tuntunin ng konsentrasyon ng mahinang electrolyte C at ang antas nito ng dissociation α, nakukuha natin ang K d = (C* a*C*a)/C(1-a)=(C*a 2)/(1-a). Ang relasyong ito ay tinatawag na batas ng pagbabanto ng Ostwald. Para sa napakahina na mga electrolyte sa α<< 1 это уравнение упрощается:. Kд=(C*a 2)
38.Paghihiwalay ng tubig. Ang konsepto ng "hydrogen index". Mga acidic at alkaline na kapaligiran. Ang konsepto ng mga tagapagpahiwatig ng acid-base.
Medyo mahina ang paghihiwalay ng tubig. Ngunit mayroon pa rin itong masusukat na kondaktibiti. Ang tubig ay naghihiwalay sa mga hydrogen cation at hydroxyl anion. Dahil ang antas ng dissociation ng tubig ay napakaliit, ang konsentrasyon ng mga hindi magkahiwalay na molekula ng H2O sa tubig ay halos katumbas ng kabuuang konsentrasyon ng tubig. Para sa tubig at maghalo ng may tubig na mga solusyon sa isang pare-parehong temperatura, ang produkto ng mga hydrogen ions at hydroxyl ions ay isang pare-parehong halaga = ionic na produkto ng tubig. Ang mga solusyon kung saan ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions = ang konsentrasyon ng mga hydroxyl ions ay tinatawag na neutral (= 10 -7). Kung mayroong higit na hydrogen (>10 -7) kung gayon ito ay acidic, kung hydroxyl (<10 -7) то основной но произведение ВСЕГДА остаётся постоянным. Кислотность или щелочность среды выражается водородным показателем pH=-lg Методы измерения: колориметрический и потенциометрический.
39. Dissociation ng malakas na electrolytes. Aktibidad ng mga ion sa mga solusyon. Koepisyent ng aktibidad. Isang ideya ng lakas ng ionic ng isang solusyon.
Sa mga may tubig na solusyon, ang mga malalakas na electrolyte ay ganap na naghihiwalay. Samakatuwid, ang bilang ng mga ions sa kanila ay mas malaki kaysa sa mga mahina sa parehong konsentrasyon. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng malakas na electrolyte at mahina ay ang dissociation equilibrium ng malalakas na electrolytes ay ganap na inilipat sa kanan: H 2 SO 4 >H + + HSO 4 - Ang bawat ion ay napapalibutan ng isang shell ng mga ions ng kabaligtaran na tanda. Sa turn, ang bawat isa sa mga ions na ito ay natunaw. Ang kapaligirang ito ay tinatawag na isang ionic na kapaligiran. Ang aktibidad ng isang ion ay ang conditional effective na konsentrasyon nito ayon sa kung saan ito kumikilos sa isang kemikal. mga reaksyon. A=Ci*f kung saan ang f-activity coefficient ay iba para sa iba't ibang ions at depende sa mga kondisyon at konsentrasyon. Sa conc. r-rah f<1 а с разбавлением стремится к 1. В разбавленных растворах коэф. акт. данного иона зависит лишь от ионной силы и его заряда. Где ионная сила раствора есть полусумма произведений концентраций всех находящихся в растворе ионов на квадрат их заряда. L=1/2*(C 1 z 1 2 +C 2 z 2 2 +…).
40. Mga acid at base. Mga pangunahing prinsipyo ng teorya ng mga acid at base ng Arrhenius, Brønsted-Lowry, Lewis
Arrhenius' theory of acids and bases (1887). Teorya ng proseso paghihiwalay sa may tubig na solusyon; alinsunod dito, ang mga acid ay mga sangkap na naglalabas ng mga positibong ion ng hydrogen sa mga may tubig na solusyon; Ang mga base ay mga sangkap na naglalabas ng mga negatibong hydroxide ions sa may tubig na solusyon. Acid -> Anion (acidic residue) + H + Base -* Cation + OH~ Ayon kay Arrhenius, walang functional na koneksyon sa pagitan ng acid at base. Tanging ang pakikipag-ugnayan ng mga hydrogen cation na may mga hydroxide ions sa pagbuo ng tubig ay, ayon kay Arrhenius, isang acid-base reaction: H + + OH - = H 2 O Brønsted-Lowry theory of acids and bases (1923) Teorya tungkol sa mga proseso sa may tubig at hindi may tubig na mga solusyon; Ang mga acid ay mga particle na may kakayahang mag-donate ng mga proton (mga donor ng proton); Ang mga base ay mga particle na may kakayahang mag-attach ng mga proton (proton acceptors). Acid (katumbas) Base + H + Para sa bawat acid, mayroong conjugate base na may mas kaunting proton (at vice versa). Ang bawat acid at bawat base na nasa ganoong functional na relasyon ay conjugate acid/base pares. Ang acidic at pangunahing pag-andar ng mga particle ay independiyente sa kanilang singil. Mga acid: HCI, H 2 SO 4 NH +, H 3 0 +, HSO 4. Mga Base: NH 3, OH", CO|-, CH 3 COO-, +. Ang Brønsted acid-base reaction ay binubuo ng paglipat ng mga proton sa pagitan ng dalawang conjugate na pares ng mga acid at base. HCI = H + + CI-H 2 0 + H + = H 3 O + HCI + H 2 O = H 3 O + + CI- Ang mga ampholytes ay mga partikulo na, depende sa ibang kalahok sa reaksyon, ay gumaganap bilang isang acid o bilang isang base at ampholytes ang tawag mga protolith. Teorya ni Lewis ng mga acid at base (1923) Teorya na may extension ng konsepto ng mga acid at base batay sa electronic configuration; alinsunod dito, ang mga acid ay mga electron pair acceptors (electrophilic particles na may mga electron vacancies V ang kanilang panlabas na shell ng elektron), ang mga base ay mga donor ng pares ng elektron (mga nucleophilic na particle kung saan ang hindi bababa sa isang pares ng elektron ay libre). Mga acid: BF 3, AICI 3, H +, Cu 2+. Mga Base: MH 3, H 2 O, OH." Ang acid-base reaction ay ang interaksyon ng Lewis acid sa Lewis base upang makabuo ng Lewis adduct. BF 3 + NH 3 F 3 B -NH 3 Lewis acid Lewis base Lewis adduct Ayon sa Lewis acid-base magkakaroon din ng complexation reactions: Cu 2+ + 4NH 3 = 2+.
41. Hydrolysis. Pangkalahatang mga prinsipyo ng hydrolysis ng asin. Mga salik na nakakaimpluwensya sa proseso ng hydrolysis. Hydrolysis ng mga asin ng iba't ibang kalikasan.
Ang hydrolysis ng mga asin ay ang proseso ng pakikipag-ugnayan ng isang sangkap sa tubig, kung saan ang mga bahagi ng sangkap ng sangkap ay nakikipag-ugnayan sa mga bahagi ng tubig, na bumubuo ng mahinang paghihiwalay ng mga ion o molekula. Sa panahon ng hydrolysis, nagbabago ang reaksyon ng medium. Ang mga compound ng iba't ibang klase ay sumasailalim sa hydrolysis. Ang mga asin na nabuo sa pamamagitan ng: a) isang mahinang base at isang malakas na acid ay sasailalim sa hydrolysis. b) susunod na acid at malakas na base c) susunod na acid at susunod. batayan; Mga asin na nabuo sa pamamagitan ng malakas na base at malakas na acids (NaCl, NaNO 3). Ang hydrolysis ay isang reversible na proseso: mas mahina ang electrolyte na bumubuo sa asin, mas malalim ang proseso ng hydrolysis. Ang hydrolysis ay nagpapatuloy nang mas ganap, mas mahina ang electrolyte na bumubuo sa asin, mas mataas ang temperatura at mas malaki ang pagbabanto ng solusyon.
42. Dami ng mga katangian ng proseso ng hydrolysis: antas at pare-pareho ng hydrolysis. Isulat ang mga equation ng reaksyon para sa hydrolysis ng mga asing-gamot na Al 2 (SO 4) 3, Na 2 CO 3, Cr 2 (CO 3) 3, KNO 3 sa mga anyong molekular at ion-molecular.
Ang antas ng hydrolysis ay ang proporsyon ng isang sangkap na sumailalim sa hydrolysis. Depende: sa equilibrium constant, sa temperatura, sa konsentrasyon ng asin. Ang hydrolysis constant ay ang ratio ng produkto ng mga konsentrasyon ng acid at base sa konsentrasyon ng nagresultang asin. 1) Al 2 (SO 4) 3 +H 2 O=2AlOHSO 4 +H 2 SO 4 (mahina + malakas)
2) Na 2 CO 3 +H 2 O=NaHCO 3 +NaOH (malakas + mahina)
3) Cr 2 (CO 3) 3 +H 2 O=Cr(OH) 3 | - +H 2 CO 3 (seq. +seq.)
4) Ang KNO 3 ay hindi sumasailalim sa hydrolysis (malakas + malakas)
43. Equilibrium sa magkakaibang sistema. Produkto ng solubility. Mga kondisyon para sa pagbuo at paglusaw ng pag-ulan.
Ang mga sistema ng balanse ay dapat ding isama ang sistema ng isang bahagyang natutunaw na electrolyte - ang puspos na solusyon nito. Sa kasong ito, nakikitungo tayo sa isang dinamikong heterogenous equilibrium sa pagitan ng sediment at ng saturated solution nito. Halimbawa, CaSO 4 =Ca 2+ +SO 4 2- Ang equilibrium constant para sa prosesong ito ay magiging: K=[ Ca 2+ ][ SO 4 2- ]\[ CaSO 4 ] ngunit dahil conc. mahirap ang asin ay Const, kung gayon ang Ur-e ay may anyo na K=[ Ca 2+ ][ SO 4 2- ] Sa isang saturated electrolyte solution, ang produkto ng mga konsentrasyon ng mga ions nito ay isang pare-parehong halaga sa isang ibinigay na T. At ipinapahiwatig sa pamamagitan ng produkto ng solubility (SP). Nailalarawan sa dami ng kakayahan ng isang electrolyte na matunaw. Ang numerical na halaga ay matatagpuan batay sa solubility. NGUNIT Ang produkto ng solubility na kinakalkula nang hindi isinasaalang-alang ang mga coefficient ng solubility ay isang pare-parehong halaga lamang para sa mga hindi natutunaw na electrolyte. Ang PC ay ang produkto ng mga konsentrasyon ng ion sa mga kapangyarihan na tumutugma sa mga stoichiometric coefficient para sa system sa isang estado na hindi balanse. Ang pag-alam sa PC at paghahambing nito sa PR, posibleng matukoy kung matutunaw o mabubuo ang isang precipitate sa isang naibigay na temperatura: kung PC = PR, ΔG = 0, ang sistema ay nasa isang estado ng equilibrium (saturated solution Kung PC).< ПР, ΔG < 0 – самопроизвольно протекает процесс растворения осадка. Если ПК >PR, ΔG > 0 – ang reverse process lang ang posible – precipitation.
44.Katigasan ng natural na tubig. Pansamantala at permanenteng tigas. Mga pamamaraan para sa pag-aalis ng katigasan. Panimula sa sistema ng paggamot ng tubig.
Tinutukoy ng mineralogical na komposisyon ng sariwang tubig ang katigasan nito (naaalis at permanenteng), na nangangailangan ng espesyal na paggamot bago gamitin. mga sistema ng pag-init upang maiwasan ang pagbuo ng sukat. Likas na tubig, na naglalaman ng malaking halaga ng dissolved calcium at magnesium salts, ay tinatawag na hard. Ang mga asin na nagdudulot ng katigasan ng tubig ay hindi nakakapinsala sa kalusugan ng tao. Ngunit ang presensya sa tubig na inilaan para sa pag-inom malaking dami ang magnesium, halimbawa, ay hindi ipinapayong, dahil pinalala nito ang lasa ng tubig. Ipinahayag sa (mol/litro) na dating ipinahayag sa antas ng katigasan. Mayroong iba't ibang uri ng katigasan: pangkalahatan, pansamantala, permanente, carbonate at non-carbonate. Heneral ay ang kabuuang konsentrasyon ng Ca 2+, Mg 2+ at Fe 2+ ions sa tubig, na ipinahayag sa mEq/l. pare-pareho ang katigasan ay ang bahagi ng kabuuang katigasan ng tubig na natitira pagkatapos kumukulo ng tubig sa atmospheric pressure sa loob ng 1 oras. Temporal ang katigasan ay ang bahagi ng kabuuang tigas na inaalis ng kumukulong tubig sa atmospheric pressure para sa isang tiyak na oras. Ito ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng kabuuan at pare-pareho ang paninigas. Mga paraan upang maalis ang katigasan: pagkulo at paggamit ng mga filter. Sistema ng paggamot sa tubig: 1. Magaspang na paglilinis (paghihiwalay ng mga magaspang na sistema, pag-ulan ng mabibigat na metal na mga kasyon, pagpapalitan ng gas na may oxygen) 2. Fine purification (pagsala ng mga nakasuspinde na substance) 3. adsorption (pag-aalis ng mga micropollutants, arene at mabahong substance) 4. Pagdidisimpekta (oksihenasyon ng mga mikroorganismo ).
45. Reaksyon ng oksihenasyon-pagbawas. Oksihenasyon at pagbabawas. Karaniwang mga ahente ng oxidizing at pagbabawas.
Ang mga reaksyon ng redox ay mga reaksyon na nagreresulta sa pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng isa sa mga tumutugon na sangkap. Ang oksihenasyon ay ang hindi pantay na pamamahagi ng mga electron sa pagitan ng mga atomo. Isang elemento na ang mga atomo ay inilipat patungo sa isa pang elemento - "+" Oxidation Isang elemento na ang mga atomo ay inilipat patungo sa mga electron - "-" na oksihenasyon. Ang oksihenasyon ay ang pagkawala ng mga electron ng isang atom, na sinamahan ng pagtaas ng estado ng oksihenasyon nito. Ang pagbabawas ay ang pagdaragdag ng mga electron ng isang atom, na humahantong sa pagbaba sa estado ng oksihenasyon nito. Ang isang sangkap na naglalaman ng isang elemento ng oxidizing ay isang ahente ng pagbabawas, at isang sangkap na naglalaman ng isang elemento ng pagbabawas ay isang ahente ng pag-oxidizing. Karaniwang mga ahente ng pagbabawas: mga aktibong metal (alkali at alkaline earth metal, Zn, Al, Fe, atbp. Me 0 –ne à Me + n), pati na rin ang ilang hindi metal, H 2 at C (sa anyo ng karbon o coke). Uri. mga ahente ng oxidizing - tipikal na di-metal (F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 , O 2 ), mga halogens, na kumikilos bilang ang mga ahente ng oxidizing ay nakakakuha ng antas ng oksihenasyon na -1 (mula sa F hanggang I ay humihina ang mga katangian ng oxidizing).
46.Mga uri ng redox reactions. Pagguhit ng mga equation ng redox reactions gamit ang electronic balance method. Magbigay ng mga halimbawa ng bawat uri ng reaksyon.
Intermolecular uri ng reaksyon. Kung ang ahente ng oxidizing at ang ahente ng pagbabawas ay nasa mga molekula iba't ibang sangkap. (H 2 S +4 O 3 +H 2 S -2 =S 0 +H 2 O) Uri Disproportionation o self-oxidation-self-healing. Kapag ang ahente ng oxidizing at ang ahente ng pagbabawas ay kinakatawan ng parehong sangkap na may parehong antas ng oksihenasyon (mga di-metal, maliban sa F 2 at O 2, ay may gayong kambal na katangian). (Cl 2 0 +NaOHàNaCl - +NaCl +5 O 3 +H 2 O) Intramolecular uri. Kung ang isang molekula ng isang kumplikadong sangkap ay naglalaman ng mga atomo, ang isa ay isang oxidizing agent, ang isa ay reducing agent (N -3 H 4 N +3 O 2 àN 2 0 +H 2 O) Pamamaraan ng elektronikong balanse. Pagkakasunud-sunod: 1. Gumuhit ng isang diagram ng reaksyon na nagsasaad ng mga panimulang materyales at ang imahe ng mga sangkap, tandaan ang mga elemento na nagbabago sa antas ng oksihenasyon bilang resulta ng reaksyon, hanapin ang ahente ng oxidizing at ang ahente ng pagbabawas. 2. Gumuhit ng mga diagram ng oksihenasyon at pagbabawas ng kalahating reaksyon na nagsasaad ng inisyal at nagreresultang mga ion at molekula na aktwal na umiiral sa ilalim ng mga kondisyon ng reaksyon. 3. Katumbas ang bilang ng mga atomo ng bawat elemento sa kaliwa at kanang bahagi ng mga kalahating reaksyon; Dapat tandaan na sa mga may tubig na solusyon, ang mga molekula ng H 2 O, H + ions o OH - ions ay maaaring lumahok sa mga reaksyon. 4. I-equalize ang kabuuang bilang ng mga singil sa parehong bahagi ng bawat kalahating reaksyon; Upang gawin ito, idagdag ang kinakailangang bilang ng mga electron sa kaliwa at kanang bahagi ng kalahating reaksyon. 5. Pumili ng mga multiplier (pangunahing coefficient) para sa mga kalahating reaksyon upang ang bilang ng mga electron na ibinigay sa panahon ng oksihenasyon ay katumbas ng bilang ng mga electron na tinatanggap sa panahon ng pagbabawas. 6. Pagsamahin ang mga equation ng kalahating reaksyon na isinasaalang-alang ang mga nahanap na pangunahing coefficient. 7. Ayusin ang mga coefficient sa reaction equation.
47. Ang paglitaw ng isang potensyal na pagtalon sa interface ng metal/electrolyte. Karaniwang potensyal ng elektrod. Hydrogen electrode. Karaniwang hydrogen electrode.
Dahil sa ang katunayan na ang potensyal ng valence ng mga atomo sa ibabaw ng metal ay hindi ganap na natanto, at isang intermediate phase na binubuo ng mga hydrated na metal na atom ay lilitaw sa interface ng metal-electrolyte. = +ne. Maaga o huli, ang ekwilibriyo ay maitatag sa pagitan ng anodic at cathodic na mga proseso. Dahil sa pagkahilig ng metal na mag-oxidize, sa sandali ng equilibrium, isang tiyak na bilang ng mga metal ions ang nananatili sa electrolyte solution, at isang labis na bilang ng mga electron ang nananatili sa metal. Ang isang potensyal na pagtalon ay nangyayari sa interface. Ang potensyal na pagtalon na nangyayari sa interface kapag ang isang metal ay pumasa mula sa isang vacuum patungo sa isang electrolyte solution ay tinatawag. potensyal ng elektrod ng metal. Ito ang thermodynamic na katangian ng metal-electrolyte system. Kung mas aktibo ang metal, mas madalas itong mag-oxidize, mas malaki ang magnitude ng potensyal na pagtalon sa interface, mas negatibo ang potensyal ng elektrod. Ang magnitude ng potensyal ng elektrod ay sinusukat sa pamamagitan ng paghahambing: ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng sistema ng metal-electrolyte na isinasaalang-alang (nagtatrabahong elektrod) at isa pang katulad na sistema ng pagtatrabaho, ang potensyal na kung saan ay kinuha na zero, ay tinutukoy. Ang karaniwang reference electrode ay standard (normal) hydrogen electrode - isang platinum na plato na electrolytically na pinahiran ng spongy platinum at inilubog sa isang acid solution kung saan ipinapasa ang hydrogen. . 2H + +2e=H 2 0 Ang potensyal ng metal na sinusukat sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon na nauugnay sa isang karaniwang hydrogen reference electrode na tinatawag. karaniwang potensyal ng elektrod.
48. Isang bilang ng mga karaniwang potensyal na elektrod. Mga konklusyon mula sa isang serye ng mga karaniwang potensyal ng elektrod.
Kapag ang bawat reaksyon (oxidation/reduction) ay nangyayari sa isang galvanic cell o sa panahon ng electrolysis, ang bawat reaksyon ay nangyayari nang naaayon. Electrode, kung gayon ang mga kalahating reaksyon ay tinatawag na mga proseso ng elektrod. Ang reaksyon na nagaganap sa isang galvanic cell, ayon sa pagkakabanggit, ay ang EMF ng elementong ito E na nauugnay sa pagbabago sa enerhiya ng Gibbs dG = -zFE Ang mga halaga ng bawat kalahating reaksyon, ang pagkakaiba nito ay ang EMF - mga potensyal na elektrod. E=f1-f2 Ang magnitude ng potensyal ay depende sa: 1.kalikasan ng substance 2.relasyon sa pagitan ng mga konsentrasyon 3.temperatura f=f 0 +(2.3RT/)*lg kung saan f 0 -standard electrode potential R-gas constant T- absolute temperature z - bilang ng mga electron F - Faraday constant - mga produkto ng mga konsentrasyon ng mga sangkap na nakikilahok sa proseso sa mga oxidized at pinababang anyo. Karaniwang potensyal ng elektrod sa mga konsentrasyon na katumbas ng pagkakaisa. Upang bumuo ng sukat ng El. Ang potensyal na zero ay kinuha bilang reaksyon 2H + +2e - =H 2 Ang karaniwang potensyal ng prosesong ito = 0. Ang lahat ng potensyal ng elektrod ay ipinahayag sa sukat ng hydrogen.
49.Galvanic cells. Mga kemikal na galvanic na selula. Anode at katod. Anodic at cathodic na proseso. EMF ng isang galvanic cell.
Ang mga aparato kung saan ang enerhiya ng isang kemikal na redox na reaksyon ay na-convert sa elektrikal na enerhiya ay tinatawag na mga mapagkukunan enerhiyang elektrikal, o mga elemento ng galbaniko. Kahit anong galvan. elemento comp. ng dalawang electrodes - mga metal na nahuhulog sa mga solusyon sa electrolyte; ang huli ay nakikipag-usap sa isa't isa - kadalasan sa pamamagitan ng isang buhaghag na partisyon. Ang paglipat ng Me mula sa kristal patungo sa electrolyte solution sa anyo ng mga hydrated ions, na nag-iiwan ng katumbas na halaga ng E sa kristal, ay tinatawag na anodic na proseso - ang proseso ng oksihenasyon. Ang kabaligtaran ng anodic na proseso ay ang cathodic na proseso - ang kumbinasyon ng anumang mga particle ng medium na may mga electron ng metal, na may pagbawas ng mga particle sa ibabaw ng metal. Electromotive force E(emf)- ang pinakamataas na boltahe ng isang galvanic cell na naaayon sa nababaligtad na kurso ng reaksyon na nagaganap dito.
50. Nababaligtad at hindi maibabalik na mga electrodes. Nernst equation. Konsentrasyon galvanic cell. Anode at katod sa isang elemento ng konsentrasyon.
Bilang resulta ng pag-aaral ng mga potensyal ng iba't ibang mga proseso ng elektrod, natagpuan na ang kanilang mga halaga ay nakasalalay sa ang mga sumusunod na salik: 1) mula sa likas na katangian ng mga sangkap na nakikilahok sa proseso ng elektrod. 2) sa ratio ng m / y na konsentrasyon ng mga sangkap na ito 3) sa temperatura ng system. Ang pag-asa na ito ay ipinahayag ng Nernst equation (V. Nernst, 1889): φ = φ 0 +2.3RT/nF *log(/). Ang Ф 0 ay ang karaniwang potensyal ng elektrod ng prosesong ito - isang pare-pareho, ang pisikal na kahulugan nito ay tinalakay sa ibaba; R-gas pare-pareho; T- ganap na temperatura; n ay ang bilang ng mga electron na nakikilahok sa proseso; F - Faraday constant (96500 C/mol); at - mga produkto mga konsentrasyon
, nakikilahok sa proseso sa oxidized (Ox) at pinababang (Red) na mga anyo. Ang mga elemento ng konsentrasyon ay binubuo ng magkaparehong mga electrodes, na naiiba sa mga aktibidad ng potensyal na pagtukoy ng ion Sa katunayan, mula sa Nernst equation ay sumusunod na kapag ang EMF ng elemento ng konsentrasyon ay pantay, ang EMF ng mga elementong ito ay kadalasang napakaliit. Ang mga elemento ng konsentrasyon ay ginagamit upang matukoy ang pH at mga konsentrasyon ng matipid na natutunaw na mga asing-gamot.
51. Ang phenomenon ng polariseysyon. Ang polarisasyon ay anodic at cathodic. Mga dahilan na nagiging sanhi ng electrode polarization (concentration at activation polarization). Kapag ang potensyal ng elektrod ay lumipat sa positibo o negatibong panig ang oksihenasyon o pagbabawas ay nagsisimulang mangyari dito. Ang displacement phenomenon na ito ay tinatawag na polarization. Sa madaling salita, binibigyang-daan ka ng polarization na kontrolin ang proseso ng electrolysis at gumawa ng mga electrodes anodes o cathodes, depende sa kung aling pinagmulan ka kumonekta. Ang polariseysyon ng elektrod sa negatibong direksyon ay nauugnay sa proseso ng pagbabawas at vice versa. Ang proseso ng pagbabawas ay isang proseso ng cathodic, ang proseso ng oksihenasyon ay isang anodic na proseso. Ang mas polarized ang elektrod, mas mas mataas na bilis
may reaksyon. Ang dami ng polarization na kinakailangan para sa isang partikular na proseso ng elektrod na mangyari sa isang tiyak na bilis ay tinatawag na overvoltage ng isang ibinigay na proseso ng elektrod.
52.Kaagnasan ng mga metal. Pag-uuri ng mga proseso ng kaagnasan. Chemical at electrochemical corrosion. Ang kaagnasan ay ang kusang pagkasira ng metal na nangyayari sa ilalim ng mga kemikal na kondisyon. impluwensya sa kapaligiran kapaligiran. Chemical corrosion - pagkasira ng metal sa ilalim ng impluwensya ng mga ahente ng oxidizing kapaligiran
, kung ang medium ay hindi electrically conductive. Electrochemical corrosion. Nangyayari sa kimika. mga kapaligiran na may ionic conductivity sa pagkakaroon ng contact ng hindi magkatulad na mga metal dahil sa pagbuo ng mga galvanic microelement (Mga bahagi sa ilalim ng tubig ng mga barko, steam boiler).
Paggamot ng kemikal sa kapaligiran. Ang pagbabago sa kalidad ng kinakaing unti-unti na kapaligiran ay angkop para sa mga kaso kung saan ang protektadong produkto ay pinapatakbo sa isang limitadong dami ng likido. Ang pamamaraan ay binubuo ng pag-alis ng dissolved oxygen mula sa solusyon kung saan ginagamit ang protektadong bahagi (deaeration) o pagdaragdag dito. solusyon sa loob, nagpapabagal sa kaagnasan - mga inhibitor. Depende sa uri ng kaagnasan, ang likas na katangian ng metal at ang solusyon, iba't ibang mga inhibitor ang ginagamit. Para sa kaagnasan sa atmospera, ang mga sangkap na mahusay na na-adsorbed sa metal ay ginagamit: monoethanolamine, ammonium carbonate. Hexamine, sodium nitrite. Para sa mga neutral na corrosive na kapaligiran at mga solusyon sa asin, ang mga inorganikong asing-gamot ng mga chromic acid, phosphoric, silicic, nitric at nitrous acid ay ginagamit bilang mga inhibitor. Sa acidic na kapaligiran, ginagamit ang mga organic na inhibitor na naglalaman ng mga atom ng nitrogen, sulfur, phosphorus, oxygen at mga grupo ng mga atom na may saturated bond. Ang mga proteksiyon na aksyon ng mga inhibitor ay dahil sa ang katunayan na ang kanilang mga molekula o mga ion ay na-adsorbed sa ibabaw ng metal o catalytically binabawasan ang corrosion rate, at ang ilan sa kanila (chromates at dichromates) ay inililipat ang metal sa isang passive na estado.
54. Mga paraan ng pagprotekta sa mga metal mula sa kaagnasan. Mga proteksiyon na patong.
Ang pagbabago ng mga katangian ng kaagnasan ng metal ay nakakamit sa pamamagitan ng paghahalo nito o paglalapat nito sa ibabaw ng metal proteksiyon na mga patong. Sa mga haluang metal na lumalaban sa kemikal, ang pinaka malawak na aplikasyon may mga hindi kinakalawang na asero, na naglalaman ng hanggang 18% chromium at hanggang 10% nickel. Ang mga coatings na ginagamit upang protektahan ang mga metal ay nahahati sa metal, non-metallic at nabuo bilang resulta ng kemikal o electrochemical na paggamot sa ibabaw ng metal. Ang mga metal na bumubuo ng mga proteksiyon na pelikula sa kanilang ibabaw (Cr, Ni, Zn, Cd, Al, Sn, hindi gaanong karaniwang Au, Ag) ay karaniwang ginagamit bilang mga metal na patong. Non-metallic: barnis, pintura, enamel. Phenol-formaldehyde at iba pang mga resin. Para sa pangmatagalang proteksyon laban sa atmospheric corrosion ng mga istrukturang metal, bahagi, makina, at device, ang mga ito ay kadalasang ginagamit. mga patong ng pintura. Mga patong na nilikha ng kemikal at electrochemical Ang pagpoproseso ng metal ay mga protective oxide at salt film. (Al oxidation, phosphating ng mga produktong bakal).
55. Mga paraan ng pagprotekta sa mga metal mula sa kaagnasan. Proteksyon ng electrochemical. Proteksyon sa pagtapak. Proteksyon ng Cathodic.
SA mga pamamaraan ng electrochemical Kasama sa proteksyon ng metal ang cathodic protection, sakripisyong proteksyon, atbp. Sa cathodic protection, ang protektadong istraktura o bahagi ay konektado sa negatibong poste ng pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya at nagiging cathode. Ang mga piraso ng bakal o espesyal na ginawang mga haluang metal ay ginagamit bilang mga anod. Sa wastong kasalukuyang sa circuit sa protektadong produkto, ang oxidizing agent ay nabawasan, habang ang proseso ng oksihenasyon ay nangyayari sa anode. Ang proteksyon ng sakripisyo ay isinasagawa sa pamamagitan ng paglakip sa protektadong metal ng isang malaking sheet na gawa sa isa pa, mas aktibong metal - ang tagapagtanggol. Ang zinc o magnesium-based na mga haluang metal ay karaniwang ginagamit bilang isang tagapagtanggol kapag nagpoprotekta sa mga produktong bakal. Sa mabuting pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga metal, ang protektadong metal (Fe) at ang metal na tagapagtanggol (halimbawa Zn) ay may polarizing effect sa isa't isa. Ayon sa kamag-anak na posisyon ng mga metal na ito sa serye ng boltahe, ang bakal ay polarized cathodically, at Zn ay anodicly polarized. Bilang resulta nito, ang bakal ay sumasailalim sa proseso ng pagbabawas ng oxidizing agent na nasa tubig (karaniwan ay natunaw na oxygen), at ang Zn ay na-oxidized. Parehong naaangkop ang mga protector at cathodic na proteksyon sa mga kapaligirang may mahusay na pagdadala ng kuryente, gaya ng tubig-dagat. Sa partikular, ang mga tagapagtanggol ay malawakang ginagamit upang protektahan ang mga bahagi sa ilalim ng dagat ng mga sasakyang pandagat.
57. Kemikal na pakikipag-ugnayan ng mga metal na may mga solusyon sa alkali. Magbigay ng mga halimbawa ng kaukulang mga equation ng reaksyon.
Pakikipag-ugnayan ng Akin sa mga solusyon sa alkali. Ang mga metal ay hindi ma-oxidized ng alkalis, dahil ang mga alkali metal ay kabilang sa mga pinakamalakas na ahente ng pagbabawas. Samakatuwid, ang kanilang mga ion ay kabilang sa mga pinakamahina na ahente ng oxidizing at mga solusyon sa tubig huwag magpakita ng mga praktikal na katangian ng oxidizing. Gayunpaman, sa pagkakaroon ng alkalis, ang oxidizing effect ng tubig ay maaaring magpakita mismo sa isang mas malaking lawak kaysa sa kanilang kawalan. Kapag ang mga metal ay na-oxidized sa tubig, ang mga hydroxides at hydrogen ay nabuo. Kung ang oxide at hydroxide ay mga amphoteric compound, pagkatapos ay matutunaw sila sa isang alkaline na solusyon. Bilang resulta, ang mga metal na pasibo sa purong tubig ay maaaring masiglang makipag-ugnayan sa mga solusyon sa alkali:
Zn+2HOH+2NaOH=Na 2 +H 2 | -
58. Kemikal na pakikipag-ugnayan ng mga metal sa mga solusyon sa tubig at asin. Ipaliwanag ang mga pattern at magbigay ng mga halimbawa ng kaukulang mga equation ng reaksyon.
Ca+2H 2 O=Ca(OH) 2 +H 2 | -
1. mas aktibong mga metal ang nag-aalis ng mga di-gaanong aktibo mula sa kanilang mga asin Zn+CuSO 4 =ZnSO 4 +Cu
2. Ang pakikipag-ugnayan ng isang metal na may mga asin, na nagbibigay ng acidic na reaksyon sa medium dahil sa hydrolysis ng metal, ay nangyayari sa parehong paraan tulad ng sa isang solusyon ng kaukulang asin, kung ang metal na bumubuo ng asin ay mas aktibo kaysa sa ang dissolving metal at oxygen.
Kung ang asin ay hindi sumasailalim sa hydrolysis o nagbibigay ng alkaline na reaksyon, ang metal ay na-oxidized ng oxygen na natunaw sa electrolyte. Fe sa AlCl 3 solution: AlCl 3 +2H 2 O=AlOHCl 2 +HCl 2Fe+2HCl=FeCl 2 +H 2 | -
Ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga atomo at molekula na may positibong sisingilin na nuclei at negatibong sisingilin na mga electron. Ang mga atomo at molekula ay neutral sa kuryente dahil ang singil sa nucleus ay katumbas ng kabuuang singil
Mga electron na nakapalibot sa nucleus. Sa pagkakaroon ng mga panlabas na kadahilanan (pagtaas ng temperatura, electric field, atbp.), Ang isang atom o molekula ay nawawalan ng isang elektron. Ang atom na ito ay nagiging isang positibong ion, at ang isang elektron na nahiwalay sa atom ay maaaring sumali sa isa pang atom, na ginagawa itong negatibong ion, at mananatiling libre. Ang proseso ng pagbuo ng ion ay tinatawag na ionization. Ang bilang ng mga libreng electron o ion sa bawat yunit ng dami ng isang sangkap ay tinatawag na konsentrasyon ng mga sisingilin na particle. Kaya, sa isang sangkap na inilagay sa isang electric field, sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng field, isang proseso ng paggalaw ng mga libreng electron o mga ion sa direksyon ng mga puwersa ng field ay nangyayari, na tinatawag na electric current.
Ang ari-arian ng isang sangkap upang magsagawa ng kasalukuyang sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field ay tinatawag na electrical conductivity ng substance, na depende sa konsentrasyon ng mga libreng electrically charged na particle. Kung mas malaki ang konsentrasyon ng mga sisingilin na particle, mas malaki ang electrical conductivity ng substance. Ang lahat ng mga sangkap, depende sa electrical conductivity, ay nahahati sa:
1 Konduktor. Mayroon silang napakataas na electrical conductivity. Ang mga konduktor ay nahahati sa dalawang pangkat. Ang unang pangkat ng mga konduktor ay kinabibilangan ng mga metal (tanso, aluminyo, pilak, atbp.) At ang kanilang mga haluang metal, kung saan ang mga electron lamang ang maaaring gumalaw. Iyon ay, sa mga metal, ang mga electron ay napakahinang nakagapos sa nuclei ng mga atomo at madaling mahihiwalay sa kanila. Sa mga metal, ang kababalaghan ng electric current ay nauugnay sa paggalaw ng mga libreng electron, na may napakataas na kadaliang kumilos at nasa isang estado ng thermal motion. Ang electrical conductivity na ito ay tinatawag na electronic conductivity. Ginagamit ang mga konduktor para sa paggawa ng mga wire, linya ng kuryente, paikot-ikot ng mga de-koryenteng makina, atbp. Ang pangalawang pangkat ng mga konduktor ay kinabibilangan ng mga may tubig na solusyon ng mga asing-gamot, mga acid, atbp., na tinatawag na mga electrolyte. Sa ilalim ng impluwensya ng solusyon, ang mga molekula ng sangkap ay nahahati sa positibo at negatibong mga ion, na nagsisimulang gumalaw sa ilalim ng impluwensya ng electric field. Kapag ang isang kasalukuyang pumasa, ang mga electrolyte ions ay magsisimulang mamuo sa mga electrodes na nakalubog sa electrolyte. Ang proseso ng paghihiwalay ng isang sangkap mula sa mga electrolyte sa pamamagitan ng electric current ay tinatawag na electrolysis. Ginagamit ito para sa pagkuha ng mga non-ferrous na metal mula sa mga solusyon ng kanilang mga compound (tanso, aluminyo), pati na rin para sa mga metal na patong. proteksiyon na layer ibang metal (halimbawa, chrome plating).
2 Dielectrics (o electrical insulating substance). Mga sangkap na may napakababang electrical conductivity (mga gas, mga sangkap ng goma, mineral na langis, atbp.). Sa mga sangkap na ito, ang mga electron ay napakahigpit na nakagapos sa atomic nuclei at bihirang mahihiwalay sa nuclei sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. Yung. Ang mga dielectric ay hindi nagsasagawa ng kuryente. Ang ari-arian na ito ay ginagamit sa paggawa ng mga de-koryenteng kagamitan sa proteksyon: dielectric na guwantes, sapatos, banig, insulating stand, pad, takip, insulator sa mga de-koryenteng kagamitan, atbp.
Ang mga dielectric ay maaaring: solid, gas, likido.
3 Semiconductor (germanium, selenium, silikon). Ang mga ito ay mga sangkap na, bilang karagdagan sa elektronikong kondaktibiti, ay may "butas" na kondaktibiti, na higit na nakasalalay sa pagkakaroon ng mga panlabas na kadahilanan: liwanag, temperatura, elektrikal o magnetic field. Ang mga sangkap na ito ay may covalent bond (ito ay bono ng kemikal sa pagitan ng dalawang electron ng kalapit na mga atomo sa parehong orbit). Ang covalent bond ay napakahina. Napapailalim sa availability panlabas na kadahilanan nawasak ito at lumilitaw ang mga libreng electron (electronic conductivity). Sa sandali ng pagbuo ng isang libreng electron sa isang covalent bond, isang libreng lungsod ang lilitaw - isang "electron hole" (katumbas ng isang proton), na umaakit ng isang electron mula sa isang kalapit na covalent bond. Ngunit pagkatapos ay nabuo ang isang bagong "butas", na muling umaakit ng isang elektron mula sa isang kalapit na covalent bond, at iba pa. Yung. sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, ang "mga butas" ay gumagalaw sa direksyon ng field (patungo sa mga electron) - ang paggalaw ng mga proton. Kaya, sa elektronikong pagpapadaloy, ang electron ay naglalakbay sa buong landas, at sa "butas" na pagpapadaloy, ang mga electron ay halili na pinapalitan kasama ang mga bono, ang bawat elektron ay naglalakbay sa isang bahagi ng landas. Kapag ang mga bono sa semiconductors ay nasira, ang parehong bilang ng mga electron at "butas" ay lilitaw nang sabay-sabay. Iyon ay, ang conductivity ay binubuo ng electron at "hole" at tinatawag na intrinsic conductivity ng isang semiconductor. Ang mga katangian ng semiconductors ay maaaring mabago kung ang mga dumi ng iba pang mga sangkap ay idinagdag sa kanila. Sa gayon ay tumataas ang isa o isa pang kondaktibiti. Ito ay ginagamit sa pang-industriyang electronics: diodes, transistors, thyristors. Ginagamit ang mga ito bilang mga amplifier, rectifier, electronic generator, stabilizer at iba pa. Ang kanilang mga pakinabang: mababang pagkawala ng enerhiya, gastos, sukat at timbang, kadalian ng operasyon, mahabang buhay ng serbisyo. Disadvantage: pagtitiwala ng kondaktibiti sa temperatura.
Ang kakayahang ito ay dahil sa mga tampok na istruktura ng mga sangkap.
SA mga konduktor may mga free charge carrier - ito ay bahagi ng mga electron na medyo mahinang nauugnay sa nucleus, na maaaring lumipat mula sa orbit ng isang nucleus patungo sa orbit ng isa pa sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na electric field. Ang ganitong mga electron ay tinatawag na libre. Kasama sa mga konduktor ang mga sangkap tulad ng tanso at aluminyo.
Mga dielectric ay mga sangkap na ang pangunahing katangian ng kuryente ay ang kanilang kakayahang maging polarized sa isang electric field. Ang istraktura ng dielectrics ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang maliit na halaga ng mga libreng electron at molekula, na pinahaba ang hugis (polar dipoles). Ang kakanyahan ng kababalaghan polariseysyon namamalagi sa katotohanan na, sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na electric field, ang mga nakagapos na dielectric na singil ay inilipat sa direksyon ng mga puwersa na kumikilos sa kanila, at kung mas mataas ang lakas ng field, mas malaki ang pag-aalis.
Sa dipole dielectrics, ang pagkilos ng isang electric field ay nagdudulot ng kaukulang oryentasyon ng mga dipole molecule sa direksyon ng field. Sa kawalan ng isang patlang, ang mga dipoles ay random na nakaayos dahil sa thermal motion. Bilang resulta ng polariseysyon, ang mga singil ng iba't ibang mga palatandaan ay nabuo sa ibabaw ng dielectric. Ang conductivity ng dielectrics ay dahil sa pagkakaroon ng isang maliit na bilang ng mga libreng singil. Ang mga dielectric na materyales ay may napakataas na electrical resistance, na nasa hanay na 10 6 ... 10 11 Ohm*m.
Ang mga dielectric na materyales ay inuri ayon sa:
- pinagsama-samang estado:
- likido;
- puno ng gas;
- solid.
- natural;
- gawa ng tao.
- organiko;
- inorganic.
- neutral;
- polar.
Sumakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga conductor at dielectrics semiconductor. Kasama sa mga semiconductor ang mga elemento ng pangkat IV periodic table mga elemento ng D.I. Mendeleev, na mayroong apat na valence electron sa panlabas na shell. Ang mga karaniwang semiconductor ay germanium Sinabi ni Ge at silikon Si.
Ang mga purong semiconductor ay may resistivity sa hanay na 10 -5 - 10 8 Ohm * m Upang mabawasan ang mataas na resistivity, ang mga impurities ay ipinakilala sa purong semiconductors - ang doping ay isinasagawa, ang mga naturang semiconductor ay tinatawag na doped. Ang mga elemento ay ginagamit bilang mga impurities ng alloying III(boron B) at V(arsenic As) mga grupo ng periodic system ng mga elemento ng D. I. Mendeleev.
Ang mga purong semiconductor ay nag-kristal sa anyo ng isang sala-sala. Ang bawat valence bond ay naglalaman ng dalawang electron, ang shell ng isang atom ay may walong electron at nasa isang estado ng equilibrium.
Ang mga elemento ng pangkat III (boron B) ay may tatlong electron sa kanilang panlabas na shell. Samakatuwid, kahit na ang boron atom ay "magkasya" sa kristal, isang elektron ang mawawala. Ang kawalan ng isang elektron ay humahantong sa pagbuo ng isang "butas" sa kristal, na katumbas ng hitsura ng isang positibong singil. Kung ang isang boltahe ay inilapat sa tulad ng isang semiconductor, ang mga electron ay magsisimulang lumipat patungo sa positibong kontak, at ang "mga butas" ay magsisimulang lumipat sa kabaligtaran na direksyon. Ang mga gumagalaw na "butas" ay itinuturing bilang mga carrier na may positibong charge at ang mga semiconductor ay tinatawag na semiconductors r-uri, at mga impurities ay acceptor.
Ang mga elemento ng pangkat V (arsenic As) ay may limang electron sa kanilang panlabas na shell. Samakatuwid, sa kristal ang isang elektron ay magiging dagdag. Ang mga impurities na, kapag idinagdag sa isang semiconductor, ay gumagawa ng mga libreng electron ay tinatawag na donor impurities. Ang pagpapadaloy sa isang semiconductor na may donor impurity ay dahil sa mga libreng electron. Ang nasabing konduktor ay tinatawag na semiconductor n-uri.
Ang rehiyon sa hangganan ng dalawang semiconductors, ang isa ay may butas na conductivity at ang isa ay may electronic conductivity, ay tinatawag na r-n- paglipat. Ang mga katangian nito upang magsagawa ng kasalukuyang kapag ang boltahe ay inilapat sa isang tiyak na direksyon ay ginagamit sa trabaho mga aparatong semiconductor(semiconductor diodes, bipolar transistors).
Paglaban ng konduktor. Konduktibidad. Mga dielectric. Paglalapat ng mga konduktor at insulator. Semiconductor.
Ang mga pisikal na sangkap ay magkakaiba sa kanilang mga katangiang elektrikal. Ang pinakamalawak na klase ng matter ay conductors at dielectrics.
Mga konduktor
Pangunahing katangian ng mga konduktor– ang pagkakaroon ng mga free charge carrier na lumalahok sa thermal motion at maaaring gumalaw sa buong volume ng substance.
Bilang isang patakaran, ang mga naturang sangkap ay kinabibilangan ng mga solusyon sa asin, natutunaw, tubig (maliban sa distilled), basa-basa na lupa, katawan ng tao at, siyempre, mga metal.
Mga metal ay itinuturing na pinakamahusay na mga conductor ng singil sa kuryente.
Mayroon ding napakahusay na konduktor na hindi mga metal.
Kabilang sa mga naturang konduktor pinakamahusay na halimbawa ay carbon.
Lahat ng konduktor may mga katangian tulad ng paglaban
At kondaktibiti
. Dahil sa katotohanan na ang mga singil sa kuryente, na nagbabanggaan sa mga atomo o mga ion ng isang sangkap, ay nagtagumpay sa ilang paglaban sa kanilang paggalaw sa isang electric field, kaugalian na sabihin na ang mga konduktor ay may elektrikal na pagtutol ( R).
Ang reciprocal ng paglaban ay tinatawag na conductivity ( G).
G = 1/ R
Ibig sabihin, conductivity – Ito ay ang ari-arian o kakayahan ng isang konduktor na magsagawa ng electric current.
Kailangan mong maunawaan iyon magandang gabay kumakatawan sa napakababang paglaban sa daloy mga singil sa kuryente at, ayon dito, may mataas na conductivity. Ang mas mahusay na konduktor, mas malaki ang kondaktibiti nito. Halimbawa, ang isang tansong konduktor ay may b O
mas mataas na conductivity kaysa sa isang aluminum conductor, at ang conductivity ng isang silver conductor ay mas mataas kaysa sa parehong conductor na gawa sa tanso.
Dielectrics
Kasama sa dielectrics, una sa lahat, ang mga gas na nagsasagawa ng mga singil sa kuryente nang napakahina. Pati na rin ang salamin, porselana, keramika, goma, karton, tuyong kahoy, iba't ibang plastik at dagta.
Mga bagay na ginawa mula sa dielectrics ay tinatawag na insulators. Dapat pansinin na ang mga dielectric na katangian ng mga insulator ay higit na nakasalalay sa estado ng kapaligiran. Oo, sa mga kondisyon mataas na kahalumigmigan(Ang tubig ay isang mahusay na konduktor) ang ilang mga dielectric ay maaaring bahagyang mawala ang kanilang mga katangian ng dielectric.
Tungkol sa paggamit ng mga konduktor at insulator
Halimbawa, Lahat mga kawad ng kuryente sa bahay ay gawa sa metal (madalas na tanso o aluminyo). At ang kaluban ng mga wire na ito o ang plug na nakasaksak sa socket ay dapat na gawa sa iba't ibang mga polimer, na mahusay na mga insulator at hindi pinapayagan na dumaan ang mga singil sa kuryente.
Dapat itong tandaan, na ang mga konseptong "konduktor" o "insulator" ay hindi sumasalamin mga katangian ng kalidad: Ang pagganap ng mga materyales na ito ay talagang mula sa napakahusay hanggang sa napakahina.
Ang pilak, ginto, platinum ay napakahusay na mga conductor, ngunit ang mga ito ay mamahaling mga metal, kaya ginagamit lamang ang mga ito kung saan ang presyo ay hindi gaanong mahalaga kumpara sa pag-andar ng produkto (space, defense).
Ang tanso at aluminyo ay mahusay ding mga conductor at sa parehong oras ay mura, na paunang natukoy ang kanilang malawakang paggamit.
Ang tungsten at molibdenum, sa kabilang banda, ay mahihirap na konduktor at sa kadahilanang ito ay hindi maaaring gamitin sa mga de-koryenteng diagram(maaabala ang pagpapatakbo ng circuit), ngunit ang mataas na pagtutol ng mga metal na ito, na sinamahan ng refractoriness, ay paunang natukoy ang kanilang paggamit sa mga lamp na maliwanag na maliwanag at mga lamp na may mataas na temperatura. mga elemento ng pag-init.
Mga insulator mayroon ding napakabuti, mabuti at masama. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga tunay na dielectric ay naglalaman din ng mga libreng electron, bagaman kakaunti ang mga ito. Ang hitsura ng mga libreng singil kahit na sa mga insulator ay dahil sa mga thermal vibrations ng mga electron: sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura, ang ilang mga electron ay namamahala pa ring humiwalay mula sa core at ang mga katangian ng insulating ng dielectric ay lumala. Ang ilang mga dielectric ay may mas maraming libreng electron at ang kalidad ng kanilang pagkakabukod ay mas malala. Ito ay sapat na upang ihambing, halimbawa, keramika at karton.
Ang pinakamahusay na insulator ay isang perpektong vacuum, ngunit ito ay halos hindi maabot sa Earth. Talagang malinis na tubig ay magiging isang mahusay na insulator, ngunit may nakakita na ba nito sa katotohanan? At ang tubig na may pagkakaroon ng anumang mga impurities ay isang medyo mahusay na konduktor.
Ang criterion para sa kalidad ng isang insulator ay ang pagsunod nito sa mga function na dapat nitong gawin sa isang partikular na circuit. Kung ang mga katangian ng dielectric ng isang materyal ay tulad na ang anumang pagtagas sa pamamagitan nito ay bale-wala (hindi nakakaapekto sa pagpapatakbo ng circuit), kung gayon ang naturang materyal ay itinuturing na isang mahusay na insulator.
Semiconductor
May mga substance, na sa kanilang conductivity ay sumasakop sa isang intermediate na lugar sa pagitan ng mga conductor at dielectrics.
Ang mga naturang sangkap ay tinatawag semiconductor. Naiiba sila sa mga conductor sa malakas na pag-asa ng conductivity ng mga singil sa kuryente sa temperatura, pati na rin sa konsentrasyon ng mga impurities, at maaaring magkaroon ng mga katangian ng parehong conductor at dielectrics.
Hindi tulad ng mga metal conductor, kung saan ang kondaktibiti ay bumababa sa pagtaas ng temperatura sa mga semiconductor, ang kondaktibiti ay tumataas sa pagtaas ng temperatura, at ang paglaban, habang ang kabaligtaran na halaga ng kondaktibiti, ay bumababa.
Sa mababang temperatura paglaban ng semiconductors, tulad ng makikita mula sa kanin. 1, ay may posibilidad na infinity.
Nangangahulugan ito na sa ganap na zero na temperatura, ang isang semiconductor ay walang libreng carrier sa conduction band at, hindi tulad ng mga conductor, kumikilos tulad ng isang dielectric.
Sa pagtaas ng temperatura, pati na rin sa pagdaragdag ng mga impurities (doping), ang kondaktibiti ng semiconductor ay tumataas at nakakakuha ito ng mga katangian ng isang konduktor.