PRĄD ELEKTRYCZNY W

CIECZACH.

CIECZ

Ciecz –

stan skupienia materii

– pośredni

między

ciałem stałym

a

gazem

, w

którym

ciało fizyczne

trudno zmienia

objętość

, a łatwo zmienia kształt.

Własności cieczy wynikają z zachowania

się jej

cząsteczek

:

- .....
- .....

DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA (1)

Dysocjacja elektrolityczna to

proces

rozpadu cząsteczek

związków chemicznych

na

jony

pod wpływem

rozpuszczalnika

, np.

– NaHCO3 → Na+ + HCO3-
Dysocjacji elektrolitycznej w

wodzie

ulegają prawie wszystkie rozpuszczalne

sole

, wszystkie

kwasy

i

wodorotlenki

.

Dodatnie jony – katjony
Ujemne jony - anjony

DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA

(2)

NaCl  Na

+

+ Cl

-

,

NaOH  Na

+

+ OH

-

,

H2SO

4

 H

+

+HSO

4

-

 2 H

+

+SO

4

- -

.

Dysocjacja

elektrolityczna (3)

Dysocjacja

elektrolityczna (3)

Prawa elektrolizy

Faradaya

• Prawa elektrolizy Faradaya to dwa prawa

sformułowane przez

Faradaya

w

1834

r.:

• 1.

Masa substancji wydzielonej

podczas

elektrolizy

jest proporcjonalna do

ładunku

,

który przepłynął przez

elektrolit

• 2. Ładunek Q potrzebny do wydzielenia lub wchłonięcia

masy m jest dany zależnością

• gdzie:
• F -

stała Faradaya

9,648..10

4

C/mol (w

kulombach/mol)

– z - ładunek

jonu

(bezwymiarowe)

– M -

masa molowa

jonu (w kilogram/mol).

M

Fmz

Q 

ZASTOSOWANIE ELEKTROLIZY

-pokrywa się powierzchnię jednego
metalu cieńką warstwą drugiego metalu
(galwanostiegia) (niklowanie,
chromowanie, pozłacanie i e.t.c..) ….

-w tworzeniu kopii obrazów
(galwanoplastyka) ..

-oczyszczanie metali od domieszek ...

-otrzymywanie glinu ....

OGNIWO GALWANICZNE

Ogniwo galwaniczne – ogniwo, w którym

źródłem prądu są reakcje chemiczne
zachodzące między

elektrodą

, a

elektrolitem

.

Dwie elektrody zanurzone w elektrolicie
(półogniwa) tworzą ogniwo galwaniczne.
Różnica potencjałów elektrod gdy przez
ogniwo nie płynie prąd jest równa

sile elektromotorycznej

ogniwa (SEM

W

1780

roku fizjolog

Luigi Galvani

badając żabie

udka zauważył, że po podłączeniu do maszyny
elektrostatycznej kurczą się one.

Potencjały metal - elektrolita

Ogniwo Daniella

Ogniwo Daniella -

ogniwo galwaniczne

, w którym pierwsze

półogniwo

stanowi

elektroda

cynkowa

zanurzona w

roztworze

siarczanu cynku

ZnSO

4

, a drugie

elektroda

miedziana

zanurzona w

roztworze

siarczanu miedzi

CuSO

4

Ogniwo Leclanchégo (1)

Ogniwo Leclanchégo –

najpopularniejsze
ogniwo galwaniczne
występujące
powszechnie w handlu
np. jako popularne tzw.
baterie paluszki (o
napięciu 1,5

V

) lub

baterie płaskie

(o

napięciu

4,5

V

– trzy

ogniwa

połączone szeregowo

).

Przykładowa konstrukcja
ogniwa:
1 - zbiornik
2 - porowaty pojemnik ze
sproszkowanym

tlenkiem manganu(IV)

3 - roztwór

chlorku amonu

4 -

elektroda

węglowa

5 - elektroda

cynkowa

Ogniwo Leclanchégo (2)

Bateria cynkowa
1 - metalowe wieczko (+)
2 - grafitowy pręt (dodatnia elektroda)
3 - cynkowy pojemnik (ujemna
elektroda)
4 - tlenek manganu(IV)
5 - wilgotna pasta chlorku amonu
(elektrolit)
6 - metalowe denko (-)

Akumulator elektryczny (1)

Akumulator elektryczny – rodzaj

ogniwa galwanicznego

,

które może być wielokrotnie użytkowane i ładowane

prądem elektrycznym

. Wszystkie rodzaje akumulatorów

elektrycznych gromadzą i później uwalniają energię

elektryczną dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym

zachodzącym w

elektrolicie

oraz na styku elektrolitu i

elektrod

Akumulator kwasowo-ołowiowy – rodzaj

akumulatora elektrycznego

, opartego na

ogniwach galwanicznych

zbudowanych z elektrody

ołowiowej

, elektrody z

tlenku ołowiu(IV)

(PbO

2

) oraz ok. 37% roztworu

wodnego

kwasu siarkowego

, spełniającego rolę

elektrolitu

.

•

anody

wykonanej z metalicznego ołowiu - (-) - w trakcie

poboru prądu i (+) w trakcie ładowania

•

katody

wykonanej z PbO2 - (+) - w trakcie poboru prądu i (-)

w trakcie ładowania

• elektrolitu - którym jest wodny, ok. 37% roztwór kwasu

siarkowego z rozmaitymi dodatkami

Akumulator elektryczny (1)

Akumulator zasadowy - rodzaj

akumulatora elektrycznego

. Pierwszy tego typu

akumulator - niklowo-żelazowy (Ni-Fe) został
skonstruowany w

1899

roku przez szwedzkiego

naukowca Waldemara Jungnera

Akumulator niklowo-
kadmowy (NiCd lub Ni-Cd)
– rodzaj

akumulatora

, w

którym

elektrody

wykonane

są z

zasadowego tlenku niklu(
III)

NiO(OH) (

katoda

) i

metalicznego

kadmu

(

anoda

).

Akumulator litowo-jonowy (Li-Ion)

(1)

Akumulator litowo-jonowy (Li-Ion)

to urządzenie gromadzące i

oddające energię elektryczną, w

którym jedna z elektrod jest

wykonana z porowatego węgla, a

druga z tlenków metali, zaś rolę

elektrolitu pełnią złożone

chemicznie sole litowe

rozpuszczone w mieszaninie

organicznych rozpuszczalników.

Akumlatory tego typu produkują

3,6V na ogniwo.

Akumulator litowo-jonowo-

polimerowy (oznaczany LiPo lub

Li-Poly) – rodzaj akumulatora do

budowy którego wykorzystywane

są stopy metalicznego litu oraz

polimery przewodzące. W

działaniu jest podobny do

akumulatora litowo-jonowego.

Akumulator litowo-jonowy (Li-

Ion) (2)

PORÓWNANIE PARAMETRÓW

AKUMULATORÓW

• (kwasowe) U (V)

Ciklay (n)

•

(+)PbO

2

– H2SO

4

) – Pb (-) 2,0-1,8-– 10-30 Wh/kg – 200 –

500

• (zasadowe)

• Kadmio-nikeliowy

•

(+)NiOOH (KOH) Cd (-) ..1,3-1,0 - 25-30 Wh/kg 1Kc – 3Kc

• Srebrno cinkowy
•

(+)Ag

2

O (KOH) Zn (-) ..1,5-1,3 - 100-120 Wh/kg 20 – 100

• Srebrno cinkowy
•

(+)Ag

2

O (KOH) Cd (-) ..1,1-0,9 - 60-70 Wh/kg 50 – 500

• Li – ion
•

(+)LiNiO

2

(LiPF

6

) C (-) 3,0 – 3,6 130 Wh/kg ~ 3000

• Li – ion polimerowy ~ 3000
•

LiNiO

2

podobne parametry jak i Li - ion (temperaturowe

charakteristiki gorsze niż Li – ion.

ZASTOSOWANIE ELEKTROLIZY

-pokrywa się powierzchnię jednego

metalu cieńką warstwą drugiego
metalu (galwanostiegia) (niklowanie,
chromowanie, pozłacanie i e.t.c..)

-w tworzeniu kopii obrazów

(galwanoplastyka) ...

-oczyszczanie metali od domieszek ...
-otrzymywanie glinu ....

Ciekłe kryształy (1)

Ciekłe kryształy – nazwa fazy pośredniej

między

ciekłym

i

krystalicznym

stanem skupienia materii

, którą

charakteryzuje zdolność do płynięcia,
charakterystyczna dla cieczy i jednocześnie
dalekozasięgowe uporządkowanie tworzących
ją

cząsteczek

, podobnie jak to ma miejsce w

kryształach

.

W trakcie badań biologicznych w

1888

r.

Friedrich Reinitzer

zupełnie przez przypadek

odkrył

ciekły kryształ

.

Wyświetlacz ciekłokrystaliczny,

LCD (

ang.

Liquid Crystal Display) (2)

W

fazie krystalicznej

wszystkie

cząsteczki są ściśle uporządkowane
i nie mają w ogóle swobody ruchu.
W

fazie ciekłej

jest odwrotnie –

cząsteczki mają pełną swobodę
przemieszczania się w obrębie
objętości

cieczy

i jednocześnie nie

są w żaden sposób
dalekozasięgowo uporządkowane

Wyświetlacz ciekłokrystaliczny,

LCD (3) (budowa jednego pikselu)