Elektrický proud v kapalinách

Podobné dokumenty
Elektrický proud v kapalinách

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Galvanické články TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH

GALAVANICKÝ ČLÁNEK. V běžné životě používáme název baterie. Odborné pojmenování pro baterii je galvanický článek.

Oxidace a redukce. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2. Redukce = odebrání kyslíku

9. ročník Galvanický článek

AKUMULÁTORY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

= vědní disciplína zabývající se ději a rovnováhami v soustavách, ve kterých se vyskytují elektricky nabité částice

6. Elektrický proud v elektrolytech

Elektrický proud v elektrolytech

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Elektrochemie. 2. Elektrodový potenciál

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_13_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 08

ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Sekundární elektrochemické články

Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Elektrolýza TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

Elektrochemie. Pøedmìt elektrochemie: disociace (roztoky elektrolytù, taveniny solí) vodivost jevy na rozhraní s/l (elektrolýza, èlánky)

Na zaslal(a): Téra2507. Elektrochemické metody

Číslo: Anotace: Prosinec Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: CHEMIE PRVNÍ Mgr. Tomáš MAŇÁK 29. květen Název zpracovaného celku: REDOXNÍ REAKCE REDOXNÍ REAKCE

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

T03 Voda v anorganické chemii e-learning pro žáky

4.4.3 Galvanické články

1. Vedení elektrického proudu v kapalinách a plynech

ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 06 ELEKTRICKÝ PROUD - část 01

ELEKTROCHEMIE A KOROZE Ing. Jiří Vondrák, DrSc. ÚACH AV ČR

7. Elektrolýza. Úkoly měření: Použité přístroje a pomůcky: Základní pojmy, teoretický úvod:

16. Elektrický proud v elektrolytech, plynech a ve vakuu

Osnova: 1. Zdroje stejnosměrného napětí 2. Zatěžovací charakteristika

Elektrochemie. Koroze kovových materiálů. Kovy. Kovy. Kovy. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí 1. Kovy Polokovy Nekovy

Koroze kovových materiálů. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí

Elektrický proud. Opakování 6. ročníku

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově. 07_4_Elektrický proud v kapalinách a plynech

Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola, Opava, příspěvková organizace

NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Javorník, okres Jeseník REDIZO: NÁZEV: VY_32_INOVACE_193_ Elektrické napětí AUTOR: Ing.

Základy elektrotechniky

Elektrolýza Ch_022_Chemické reakce_elektrolýza Autor: Ing. Mariana Mrázková

Zdroje elektrického napětí

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Koroze kovů. Koroze lat. corode = rozhlodávat

Ústřední komise Chemické olympiády. 53. ročník 2016/2017. KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA kategorie C. ZADÁNÍ: 60 BODŮ časová náročnost: 120 minut

Název školy: Číslo a název sady: klíčové aktivity: VY_32_INOVACE_131_Elektrochemická řada napětí kovů_pwp

12. Elektrochemie základní pojmy

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.9.A.07 EU OP VK

Elektrický proud v kapalinách

III. Stacionární elektrické pole, vedení el. proudu v látkách

Kovové povlaky. Kovové povlaky. Z hlediska funkce. V el. vodivém prostředí. velmi ušlechtilé méně ušlechtile (vzhledem k železu) tloušťka pórovitost

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Elektrochemické zdroje elektrické energie

Na Zemi tvoří vodík asi 15 % atomů všech prvků. Chemické slučování je děj, při kterém z látek jednodušších vznikají látky složitější.

I = Q t. Elektrický proud a napětí ELEKTRICKÝ PROUD A NAPĚTÍ. April 16, VY_32_INOVACE_47.notebook. Elektrický proud

Solární dům. Vybrané experimenty

ANODA KATODA elektrolyt:

Kovy a metody jejich výroby

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, PLYNECH A POLOVODIČÍCH

Ukázky z pracovních listů 1) Vyber, který ion je: a) ve vodném roztoku barevný b) nejstabilnější c) nejlépe oxidovatelný

Alkalické kovy. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín

Jak funguje baterie?

Gymnázium Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Mgr. Monika ŠLÉGLOVÁ VY_32_INOVACE_06B_05_Vlastnosti kovů, hliník_test ANOTACE

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

ANODA KATODA elektrolyt:

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, VYUŽITÍ ELEKTROLÝZY V PRAXI

Elektrický proud. Elektrický proud : Usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem. Kovy: Usměrněný pohyb volných elektronů

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

Elektrolytické vylučování mědi (galvanoplastika)

Úpravy povrchu. Pozinkovaný materiál. Zinkový povlak - záruka elektrochemického ochranného působení 1 / 16

Sešit pro laboratorní práci z chemie

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Chemické veličiny, vztahy mezi nimi a chemické výpočty

Přeměna chemické energie na elektrickou energii GALVANICKÝ ČLÁNEK

VY_32_INOVACE_6/15_ČLOVĚK A PŘÍRODA. Předmět: Fyzika Ročník: 6. Poznámka: Vodiče a izolanty Vypracoval: Pták

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 07

U = E a - E k + IR Znamená to, že vložené napětí je vyrovnáváno

Modul 02 - Přírodovědné předměty


Vedení elektrického proudu v kapalinách

Technické sekundární články - AKUMULÁTOR

U R U I. Ohmův zákon V A. ohm

Úloha I.E... nabitá brambora

Elektrický proud 2. Zápisy do sešitu

Transkript:

Elektrický proud v kapalinách

Elektrické vlastnosti kapalin Čisté kapaliny omezíme se na vodu jsou poměrně dobrými izolanty. Když však ve vodě rozpustíme sůl, kyselinu anebo zásadu, získáme tzv. elektrolyt, který je již poměrně dobrým vodičem elektrického proudu.

Vysvětlení Molekuly vody jsou tzv. polární, neboli představují elektrické dipóly,které jsou schopny trhat (disociovat) molekuly rozpouštěných látek na ionty.

Disociace Rozklad molekul na ionty. Příklady disociací některých dalších molekul: H H 2 SO Cl 4 2H SO 4 H Cl Na OH Na OH

Elektrolýza Ponoříme li do vody dvě vodivá tělesa (tzv. elektrody) a připojená ke zdroji napětí, dají se ionty do uspořádaného pohybu (kladné kationty k záporné katodě a záporné anionty ke kladné anodě) a elektrolytem teče proud. + - elektrody (kov nebo uhlík)

Elektrolýza Dospějí li ionty na elektrodu, snaží se s ní chemicky reagovat. Pokud se jim to nepodaří, snaží se zreagovat s elektrolytem A když konečně selže i tato možnost, tak se vyloučí jako kov anebo vodík. Proces, který způsobuje tyto změny, nazýváme elektrolýzou.

Odpor elektrolytu Elektrický odpor elektrolytu závisí na: Vzdálenosti elektrod (l) obsahu kolmého průřezu elektrod (S) materiálu (měrný elektrický odpor, ne hustota!) (ρ) R l S

Beketova řada Beketovova řada pořadí kovů podle jejich schopnosti tvořit s kyselinami kationty ve vodném prostředí, tj. podle jejich standardních elektrodových potenciálů. Zjednodušeně: z Beketovy řady lze zjistit, jaké bude rozkladné napětí kombinace 2 pólů. Li K Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Pt Au -3,02-2,92-2,38-1,66-1,1-0,76-0,71-0,47-0,4-0,27-0,25-0,14-0,13 0 +0,23 +0,34 +0,8 +0,9 +1,22 +1,42

Rozkladné napětí To, jestli bude elektrolýza probíhat, závisí na napětí zdroje. Napětí musí disociovat látky, až potom může obvodem procházet proud. Ur je rozkladné napětí napětí, které vznikne mezi dvěma různými prvky, z nichž jsou tvořeny elektrody. Pokud jsou obě elektrody ze stejného materiálu je rozkladné napětí nulové. Proud elektrolytem určíme z Ohmova zákona: I U R U r

VA charakteristika elektrolytu V elektrolytu platí Ohmův zákon, s výjimkou oblasti mezi 0V a napětím Ur. Červený graf obě elektrody ze stejného materiálu. Modrý graf elektrody jsou z různých materiálů, je mezi nimi rozkladné napětí Ur=1 V. 40 35 30 25 20 15 I1 I2 10 5 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6

Příklady elektrolýzy: Elektrolýza roztoku modré skalice (pokovování) Anoda se rozpouští, ionty mědi přecházejí do roztoku a jsou transportovány na katodu, kde se vylučují jako čistý kov (pokovování). Volné elektrony převede zdroj z anody na katodu. Elektrolýza vody Na katodě se vylučuje vodík a na anodě zase kyslík vzniklý reakcí vody a síranového aniontu. Objemy obou plynů jsou v poměru 2 : 1.

Elektrolýza roztoku modré skalice (pokovování) Katoda: uhlík (C) + Anoda: měď (Cu) e - Cu 2 + SO 4 2- Elektrolyt: CuSO 4 + H 2 O Katoda: Anoda: Cu 2 2e Cu 2 4 SO Cu CuSO 2e 4 přes zdroj

Elektrolýza vody Katoda: uhlík (C) + Anoda: uhlík (C) e - H 2 O 2 2H + SO 4 2- Katoda: elektrolyt: H 2 SO 4 + H 2 O 4H 4e 2H Anoda: 2 2 2SO4 2H 2O 2H 2SO4 O2 4 e

Elektrolýza vody video

Faradayovy zákony elektrolýzy Hmotnost vyloučené látky (m) určíme pomocí 1. Faradayova zákona elektrolýzy. m =AQ, [A]=kg.C-1 (A - elektrochemický ekvivalent; Q prošlý el. náboj) Elektrochemický ekvivalent A pak počítáme z 2. Faradayova zákona elektrolýzy. molární hmotnost A 1 M m Faradayova konstanta, F = 9,65.10 4 C.mol -1 F z počet elektronů potřebných na vyloučení jedné částice z(h 2 )=2, z(o 2 )=4 atd.

Elektrochemické ekvivalenty některých látek (mg/c) Stříbro - 1,118 Kyslík - 0,083 Chlor - 0,367 Např. proud 1 A vyrobí za 1 s pouze 1,118 mg stříbra.

Využití elektrolýzy: Výroba hliníku, sodíku, chlóru, vodíku atd.

Galvanické pokovování (galvanostegie)

Galvanoplastika Galvanoplastika je elektrolytický způsob výroby kovových povlaků silných i několik milimetrů, čímž se významně liší od galvanostegie (galvanického pokovování), které umožňuje dosáhnout kovových povlaků silných pouze setiny mm. Části modelu sochy krále Jiřího byly pokryty grafitem a pak se na nich nechala elektrolyticky vyloučit měď.

Galvanoplastika Galvanoplastická forma protetické náhrady ruky umožňuje dokonalé překopírován dezénu lidské kůže, tvaru nehtů, kloubů a ostatních detailů lidské ruky.

Galvanoplastika Galvanoplastika umožňuje zhotovovat velmi přesné kovové lisovací formy, které se využívají např.k výrobě klasických gramofonových desek.

Elektrolytické čištění kovů Před a po.

Ochrana před korozí Koroze elektrochemická reakce, nejčastějším typem je oxidace působením vzdušného kyslíku a vlhkosti vzduchu. Kovové součástky se při styku s vodou stávají miniaturními galvanickými mikročlánky, které způsobují elektrolýzu. Kov tvořící anodu se vlivem této elektrolýzy znehodnocuje. Koroze představuje závažný ekonomický problém, odhadovaná roční ztráta kovů korozí tvoří asi polovinu světové produkce Ochrana: Voda v parních kotlích se zbavuje iontů průchodem kovovými pilinami Povrch kovu se chrání přísadami zmenšujícími napětí mikročlánků Poměrně jednoduchou a účinnou ochranou jsou povrchové nátěry Pozinkováním ocelových součástí (např. okapy, drátěné pletivo) se zpomalí koroze, protože zinek koroduje asi 10 krát pomaleji než ocel Obětování elektrody

Galvanické leptání Kovová deska se pokryje nevodivou vrstvičkou, do které se vyryje požadovaný obrazec. Deska se pak použije jako elektroda ponořená do vhodného elektrolytu. Průchodem proudu dojde k odstranění (vyleptání) kovu jen na nepokrytých místech.

Primární galvanické články

Galvanické články Viděli jsme, že proud vyvolává změny na elektrodách či v elektrolytu. Ale i změny na elektrodách či v elektrolytu mohou generovat elektrický proud. Tohoto faktu se využívá ve zdrojích elektrického napětí zvaných galvanické články. Ponoříme li do elektrolytu elektrodu, tak se její materiál začne rozpouštět, ionty přecházejí do roztoku, ale volné elektrony v kovu zůstávají. Elektroda tak získá určitý elektrický potenciál 1.

Galvanické články Elektroda získala elektrický potenciál. ale volné elektrony zůstávají. Ionty zinku přecházejí do roztoku,

Galvanické články Ponoříme li do elektrolytu druhou elektrodu, bude se rozpouštět více anebo, takže její potenciál bude jiný. Tyto různé potenciály se projeví jako napětí mezi elektrodami. Vznikl tzv. primární galvanický článek. Spojíme li nyní obě elektrody, bude procházet elektrický proud, dokud se příslušné chemikálie nespotřebují.

1 U 2 + Měď se rozpouští méně, a proto je kladná. Zinek se rozpouští více, a proto je záporný.

Galvanické články Dříve běžným galvanickým článkem byl tzv. suchý (zinko uhlíkový či Leclanchéův) s napětím 1,5 V. elektrolyt salmiak (NH 4 Cl ) zahuštěný škrobem uhlíková tyčka (+) depolarizátor MnO 2 + práškový uhlík zinková nádoba (-) Nevýhoda: zinková nádobka se rozpouští a elektrolyt má tendenci vytékat.

Galvanické články Jestliže začneme odebírat z galvanického článku proud, dojde k elektrolýze a elektrody se pokryjí jejími produkty (tzv. polarizace elektrod), které tvoří rovněž galvanický článek, jenž snižuje napětí článku původního. Depolarizátor je látka, která tyto produkty odstraňuje (např. vodík oxiduje na vodu).

Alkalické články Nyní je nejpoužívanějším článkem je článek alkalický: záporná elektroda: kladná elektroda: elektrolyt: lisovaný práškový zinek burel (MnO 2 ) + grafit KOH v gelu

Palivový článek Speciálním případem galvanického článku je tzv. článek palivový, jehož anodou je např. vodík, methan, methanol anebo roztok glukózy, katodou pak kyslík či jiné oxidačním činidlo a elektrolytem různé kyseliny (H 3 PO 4 ) nebo zásady (KOH). V tomto článku se palivo slučuje s kyslíkem, přičemž energii nezískáváme ve formě tepelné ale elektrické. Využití: v budoucnosti snad zdroj energie pro automobily, notebooky, mobilní telefony, kogenerace (společná výroba elektrické a tepelné energie) pro rodinné domky atd.

Palivový článek

Palivový článek methanolový palivový článek kyslíko vodíkový článek

Galvanické články První prakticky použitelný zdroj napětí sestrojil italský fyzik Alessandro Volta a byl jím tzv. Voltův sloup, tj. baterie galvanických článků.

Galvanické články Galvanické články jsou pojmenovány po Luigim Galvanim který při pitvání žab pozoroval záškuby jejich stehýnek, což si nesprávně vyložil jako živočišnou elektřinu.

Sekundární galvanické články (akumulátory)

Olověný akumulátor Na rozdíl od primárních galvanických článků lze akumulátory znovu dobít. Nejběžnějším je akumulátor olověný, jehož elektrolytem je kyselina sírová. Ponoříme li olověné elektrody do kyseliny, pokryjí se vrstvou PbSO 4. Napětí je nulové. Připojíme li akumulátor ke zdroji napětí, dojde k elektrolýze, při níž se katoda pokrývá čistým olovem, kdežto anoda vrstvičkou PbO 2. Mezi těmito zpolarizovanými elektrodami je již napětí asi 2 V. Při vybíjení se olovo a oxid mění opět na síran. Cyklus nabíjení a vybíjení lze mnohokrát opakovat.

Akumulátory Kromě olověného akumulátoru se používají i akumulátory alkalické, jejichž elektrolytem je KOH oceloniklové (NiFe) či niklkadmiové (NiCd) aj. Náboj, který může akumulátor dodat, se uvádí v ampérhodinách (1 Ah = 3600 C). Tuto veličinu nazýváme kapacita akumulátoru C, C=I.t

Spojování článků Protože napětí akumulátoru i galvanického článku je relativně nízké, spojujeme je sériově, takže se jejich napětí sčítá. Vznikne tak akumulátorová baterie či baterie galvanických článků.