Elektroliza - proces elektrochemiczny związany z przepływem ładunków elektrycznych przez roztwór elektrolitu, a przebiegający na powierzchni elektrod.Zachodzi tutaj nie tylko przemieszczanie substancji w masie elektrolitu, ale także wydzielanie pewnych materiałów w postaci stałej lub gazowej przy odpowiednich elektrodach (katodzie, anodzie) Warunkiem niezbędnym dla przebiegu procesu elektrolizy musi być obecność swobodnie poruszających się jonów w poddanym procesowi roztworze elektrolitu, w polarnym rozpuszczalniku (zazwyczaj wodzie) lub elektrolicie stopionym.W procesie elektrolizy prąd przepływa od elektrody dodatniej do ujemnej. Sumaryczna reakcja przebiega na obu elektrodach podczas procesu elektrolizy jest reakcja utleniania-redukcji (redox). Od zwykłych procesów redox procesy elektrolityczne różnią się sposobem wymiany elektronów PRAWO FARADAYA I Masa jakiejkolwiek substancji odłożonej, wydzielonej lub rozpuszczonej na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do ilości elektryczności, jaka przepływa prze elektrolit.M = k • Q = k • I • t // II Pr.Farad. Na odłożenie, wydzielenie lub rozpuszczenie na elektrodach 1 gramorównoważnika jakiejkolwiek substancji zużywa się zawsze tę samą ilość elektryczności równą 1F
F = NA • e ≈ 96500Entalpia to termodynamiczna funkcja stanu, którą definiuje zależność: H=U+pV gdzie U - energia wewnętrzna, p - ciśnienie, V - objętość Entalpia jest funkcją stanu z której jest dogodnie korzystać przy przemianach prowadzonych pod stałym ciśnieniem dla układów których objętość może się zmieniać w czasie przemiany. Dla takich przemian zmiana entalpii jaka się w ich czasie odbywa równa jest ciepłu tych przemian. Przemiany takie są bardzo często spotykane w praktyce (silniki atmosferyczne, przemiany fazowe, reakcje chemiczne w roztworach, itd, itp.) stąd entalpia jest bardzo często wykorzystywaną funkcją stanu. Entropia to termodynamiczna funkcja stanu będąca miarą nieuporządkowania układów, a więc także całego wszechświata. Całkowita entropia układu jest równa: S = k * ln(W) gdzie k to stała Boltzmanna, a W - liczba sposobów na jaki stan termodynamiczny układu może być zrealizowany. Zatem log2(W) = ln(W) / ln(2) jest liczbą bitów potrzebnych do pełnego określenia, którą realizację przyjął dany układ. Kryształ doskonały ma w temperaturze 0 K entropię równą 0, gdyż jego stan może być zrealizowany tylko na jeden sposób (żadna z cząsteczek nie może się "ruszyć" ani zamienić miejscem z inną). Jest to jedno ze sformułowań trzeciej zasady termodynamiki. Pojęcie entropii jest podstawą definicji drugiej zasady termodynamiki. Praktyczne obliczenie W jest w większości przypadków technicznie niemożliwe, można jednak oszacowywać całkowitą entropię układów poprzez wyznaczenie ich całkowitej pojemności cieplnej poczynając od temperatury 0 K do aktualnej temperatury układu i podzielenie jej przez temperaturę układu. Ogniwo Daniella - Jeżeli zetkną się ze sobą roztwory o różnym stężeniu, to na granicy styku powstaje różnica potencjałów - potencjał dyfuzyjny. Potencjał ten wystąpi tylko wtedy, gdy liczby przenoszenia kationów i anionów stykających się elektrolitów będą różne.Istnieją jednak elektrolity dla których liczby przenoszenia jonów są równe.(KCl, NH4NO3, KNO3) - dla tych substancji potencjał dyfuzyjny jest prawie równy 0. Gdybyśmy bezpośrednio zetknęli ze sobą roztwory CuSO4 i ZnSO4 to w ogniwie wystąpiłby znaczny potencjał dyfuzyjny i umieszczenie klucza eliminuje ten potencjał.Katoda: Zn Zn2++2e- Anoda: Cu2++2e- CuDla stanu równowagi chemicznej: Zn + Cu2+ Zn2++Cu Ogniwo paliwowe - substancje czynne elektody +, - (zwanej utleniaczem i paliwem) są gromadzone w ogniwie oddzielnie. Reakcja spalania zachodzi oddzielnie, następuje więc konieczność odprowadzania substancji czynnych do miejsca spalania.Miejsce w którym zachodzi reakcja spalania jest podst. elementem ogniwa paliwowego.Budowa ogniw paliwowych wymaga specjalnych i coraz to nowych konstrukcji. Każdy materiał konstrukcyjny, każda część składowa podczas działania zużywa się, koroduje, ulega reakcji chemicznej, dlatego też elektrody i materiały konstrukcyjne ogniw paliwowych zmieniają się w czasie. Trwałość og. paliwowych określa głównie zdolność działania ich elektrod. Sprawność tych ogniw może być b. dobra - pod tym względem wyprzedzają one w zasadzie wszystkie pozostałe przetworniki energii i to nie tylko teoretycznie. Sprawność tych ogniw jest prawie niezależna od wymiarów urządzenia.Konstrukcja og. paliwowego jest prosta. Brak ruchomych, konstrukcyjnych (odpornych na ścieranie) elementów, najbardziej wrażliwą częścią ogniwa jest elektroda POROWATAKlasyfikacja ogniw paliwowych odbywa się wg temp. działania, jak również wg jakości elektrolitu. Stosowany elektrolit tych ogniw może być roztworem wodnym, stopioną solą, stałym tlenkiem (o charakterze półprzewodników). Ogniwa o niskiej temp. posiadają elektrolit sporządzony z roztworów wodnych - ponieważ punkt krzepnięcia i wrzenia elektrolitu określa się odpowiednio dolną i górną granicą zakresu temp. działania, stąd określa się obszar temp. działania, który uzależniony jest także od substancji czynnej, katalizatorów, materiałów konstrukcyjnych.W ogniwach o niskiej temp. działania wyróżniamy dwie podgrupy:- podgrupę ogniw pracujących w zwykłej temp. (323-373) K /- podgrupę ogniw pracujących w średniej temp. (423-523) K
Elektroda, półogniwo - układ złożony z przewodnika I klasy roztworu elektrolitu ewentualnie innych faz (gazów, ciał stałych) stykających się z metalem i biorących udział w reakcji elektrodowej .
W układzie półogniwa biegnie w odpowiednich kierunkach reakcja elektrodowa, która różni się do innych tym, że uczestniczą w niej bezpośrednio w charakterze reagentów swobodne elektrony, z czym ściśle wiąże się występowanie różnicy potencjału elektrycznego pomiędzy roztworem a metalem, czyli potencjał elektrody.Typowym procesem elektrodowym jest reakcja gdzie uczestniczy metal elektrody M, jego jon M+ oraz elektrony swobodne.M2+ + 2e MKierunek tej reakcji zależy od kierunku prądu przepływającego przez półogniwo. Jeżeli elektroda ma znak dodatni (anoda), zachodzi redukcja, gdy ujemny (katoda) - utlenianie.
Elektrody wykazujące niezależną od kierunku stałą wartość potencjału są nazywane elektrodami odwracalnymi. Dlatego też musimy zaznaczyć, że używanie terminów: anoda dla elektrody (+) i katoda dla elektrody (-) ogniw galwanicznych, nie jest ogólnie przyjętym zwyczajem.Szczególne badania wykazały że na granicy faz: roztwór-elektroda, powstaje skok potencjału - potencjał elektrodowy.Przyczyną powstawania potencjału na granicy faz jest dążność metalu do przejścia do roztworu. Dążność tę nazwano elektrolityczną prężnością roztwórczą.Atomy metalu, stykające się z roztworem, przechodzą do roztworu w postaci jonów, oddając elektrodzie jeden (kilka) elektronów. Jony danego metalu znajdujące się w roztworze, wykazują dążność do osadzania się w postaci ataków metalu …Dobierając odpowiednio dwa układy półogniw uzyskuje się pierwowzór ogniwa galwanicznego, a w rezultacie siłę elektromotoryczną E równą różnicy potencjałów poszczególnych elektrod. Przez SEM ogniwa należy przede wszystkim rozumieć napięcie pomiędzy elektrodami otwartymi mierzone metodami kompensacyjnymi (bez poboru prądu).W ogniwach galwanicznych może występować roztwór, najczęściej jednak elektrody zanurzone są w dwóch różnych roztworach kontaktujących się ze sobą poprzez porowatą ścianką…Gdy ogniwo zawiera jeden roztwór, to potencjał dyfuzyjny jest równy zeru, a siła elektromotoryczna jest sumą kolejnych potencjałów międzyfazowych.Potencjał dyfuzyjny wystąpi tylko wtedy, gdy liczby przenoszenia jonów stykających się elektrolitów będą różne. Istnieją elektrolity, dla których liczby przenoszenia jonów są takie same: KCl, Na4NO3, KNO3. Dla tych substancji potencjał dyfuzyjny jest równy zeru.SEM ogniwa a termodynamikaPowinowactwem chemicznym nazywamy siłę napędową każdego samorzutnego, samorzutnego także wymuszonego procesu chemicznego. Chemicznego procesie chemicznym układ zmienia stan, dążąc do określonego (poprzez stany pośrednie) stanu końcowego. Ten szereg stanów pośrednich nazywamy drogą przemiany.Każdy proces wywołany jest działaniem jakichś bodźców termodynamicznych, które mogą mieć związek z właściwościami ciał tworzących dany układ (bodziec wewnętrzny) lub też z siłami oddziaływującymi na układ (bodziec zewnętrzny). Zależnie od tego wyróżniamy procesy samorzutne i wymuszone.Jeżeli układ pobiera podczas przemiany energię w postaci, np. pracy elektrycznej, to zachodzi proces wymuszony. Bieg chemicznej reakcji wymuszonej wymaga ciągłej ingerencji zew. W postaci dostarczania pracy nie mechanicznej (najczęściej elektrycznej). Przykładem takiej reakcji są wszystkie procesy elektrolizy. Jeżeli mówimy o pracy związanej z reakcją chemiczną, to odnosimy tę pracę do sił międzycząsteczkowych powodujących występowanie związanej z tymi cząsteczkami energii potencjalnej. Zachodzi zatem proces gromadzenia się energii wewnątrz układu.Energią wewnętrzną układu nazywamy sumę wszystkich rodzajów energii cząsteczek znajdujących się w układzie. Energia wew. układu jest więc wielkością charakterystyczną dla danego stanu układu, a niezależną od sposobu dojścia układu do tego stanu.Energią wewnętrzną układu jest więc wielkością charakterystyczną dla danego stanu układu, a niezależną od sposobu dojścia układu do tego stanu.Ogniwa galwaniczne są ukł. , gdzie energia chemiczna zamieniana jest na energię elektryczną, przy czym wykorzystuje się procesy wywoływane wymianą elektronów między reagującymi ze sobą substancjami. Zależności te określają prawa termodynamiki.
Z punktu widzenia termodynamiki teoretyczne wartości napięcia ogniwa sporządzonego z reagujących składników (w przypadku odwracalności procesu) są związane z pracą maksymalną, czyli zmianą potencjału termodynamicznego. Pracę tę należy wykonać kosztem energii doprowadzonej z zewnątrz. ∆G = ∆ - T • ∆SPraca maksymalna wyraża się przeniesieniem Max ładunków elektrycznych (odpowiadających liczbie zużytych Max reakcji gramorównoważników utleniacza lub reduktora) - na wyższy od E woltów poziom potencjału elektrycznego: Lmax = - zFE Iloczyn FE stanowi użyteczną energię elektryczną stanowi użyteczną energię elektryczną, która wyzwala się (lub którą należy doprowadzić z zew.) podczas rozpatrywanej reakcji jednego gramorównoważnika substratów. Znak „-„ iloczynu oznacza, że ukł. oddał energię na
zew. Równanie to (łączy termodynamikę procesów elektrochemicznych z termodynamiką reakcji chemicznych) dotyczy jedynie przemian odwracalnych. Ogniwa galwaniczne są jedynymi układami, w których praktycznie reakcje chemiczne można przeprowadzić qwasistatycznie w warunkach ∆G ≠ 0 (tzn. daleko od stanu równowagi chemicznej).
Potencjał elektryczny, a wzór NERNSTA-Wielkość potencjału zależy od rodzaju metalu (M) elektrolitu i aktywności (stężeń) jonów w roztworze:=> jeżeli elektrodę zanurzymy w roztworze swych jonów (M/ )=> w przypadku elektrod zanurzonych w roztworach niezbyt stężonych zamiast aktywności jonów wprowadzone jest stężenie tych jonów (c- stężenie kationów)W ogniwach galwanicznych, sporządzonych z dwóch różnych metali wykorzystano zjawisko przyjmowania przez metal (zanurzony w roztworze elektrolitu) potencjału elektrycznego, którego wielkość zależy od własności drugiego metalu. W procesach tworzenia kationów atomy metalu tracą swe elektrony walencyjne (ulegają utlenianiu), które powstając w nierozpuszczalnej masie metalu, nadają jej ładunek ujemny. Wielkość ładunku, czyli potencjał elektryczny zależy od rodzaju i aktywności jego kationów w roztworze. Nie ma na niego wielkość zanurzonej powierzchni.Im słabiej związane są jony metalu w jego siatce krystalicznej oraz im większą wykazują zdolność łączenia się z cząsteczkami wody (energia hydratacji), tym więcej kationów przejdzie do roztworu. Szybkie ustalenie się równowagi w takim ukł. jest przede wszystkim aktywnością kationów, które znalazły się w roztworze wykazują skłonność do powtórnego osiadania na powierzchni metalu.Na granicy faz metal-roztwór, występują siły elektrostatyczne przyciągania między ujemnie naładowaną masą metalu, a kationami o ładunku dodatnim.
Od chwili ustalenia się równowagi między metalem i otaczającym go środowiskiem roztworu ustala się również potencjał metalu. Potencjał elektrody można wyznaczyć tylko w stosunku do innej elektrody (gdyż jeszcze nie wynaleziono metody mierzenia bezwzględnych wartości potencjału elektrody).Dlatego chcąc określić potencjał elektrody, buduje się w praktyce ogniwo składające się z ej elektrody oraz drugiej elektrody (pomocniczej), o znacznym potencjale i mierzy się SEM tego ogniwa. Na tej postawie oblicza się potencjał elektrody. Umownie przyjęto, że w tego typu pomiarach elektrodą porównawczą jest standardowa elektroda wodorowa Umownie przyjęto że potencjał elektrody wodorowej w każdej temperaturze jest równy zeru.Wartość potencjałów elektrod wyznaczone względem potencjału standardowej elektrody wodorowej nazywamy potencjałami standardowymi i tworzą szereg potencjałów standardowych. Elektrody metalowe odznaczają się małą odtwarzalnością potencjału, który jest zmienny w czasie. Stosunkowo najlepszą odtwarzalnością spośród elektrod metalowych wykazują elektrody rtęciowe lub amadnganatowe?!Elektroda gazowa - składa się z metalu (najczęściej szlachetnego, Pt, Pb, Ar) zanurzonego w r-rze nasyconym gazu (elektroda wodorowa, chlorowa, tlenowa …….. ).Elektroda tlenowa - składa się z metalu (Pt) zanurzonego w r-rze zawierającym jony OH - do którego doprowadzony jest tlen. Elektroda tlenowa wykazuje słabą odtwarzalność potencjału i nie osiąga nigdy przewidzianej teoretycznie wartości tego potencjału.Elektroda chlorowa (wykazuje dobrą odtwarzalność i stałość potencjału)Elektrody utleniające-redukujące - do tego rodzaju elektrod należą półogniwa, w których zachodzą rekcje redox.Duże znaczenie mają elektrody utl-red zawierające mieszaninę odpowiednich związków organicznych np. elektroda chinhydrynowa. Składa się ona z blaszki Pt zanurzonej w nasyconym r-rze chinhydronu:Elektrody II rodzaju wyodrębniono tworząc oddzielny typ elektrod, ze względu na ich specyficzną budowę i własności: M/Ma(s), MIA(ag). Elektrody drugiego rodzaju wykazują bardzo dobrą stałość i odtwarzalność potencjału. Używane są one jako elektrody odniesienia w pomiarach potencjometrycznychRuchliwość i liczby przenoszenia jonów.Pod wpływem zew. Pola elektrycznego jony poruszają się w elektrolicie z różnymi prędkościami. Prędkość ta zależy od wielu czynników, jak: rodzaj jonów, właściwości rozpuszczalnika (np. jego lepkość), stężenie r-ru, natężenie pola elekt……….W elektrochemii zamiast pojęcia prędkości jonu wprowadza się pojęcie ruchliwości jonu. Ruchliwością jonu nazywamy prędkość którą ma jon w polu elektrycznym o różnicy potencjału 1V/cm
Ruchliwość jonów (kationów n + i anionów n - ) danego elektrolitu nie są jednakowe i zależą od stężenia. Ruchliwość ta wzrasta w miarę rozcieńczania r-ru rur osiąga maksymalną wartość dla r-ru rur nieskończenie dużym rozcieńczeniu - wtedy nazywamy to graniczną ruchliwością jonu Liczba przenoszenia określa ładunek przenoszony podczas ruchu danych jonów o jednakowych ładunkach w stosunku do sumarycznego ładunku przenoszonego przez aniony i kationy. Rozróżnia się liczby przenoszenia kationu t+ i anionu t- //Liczbę przenoszenia kationów t+ nazywa się stosunek ładunku przenoszonego przez kationy do całkowitego ładunku przenoszonego przez jony:Znając wartość liczby przenoszenia jonów dla danego r-ru elektrolitu można obliczyć, jaka część ładunku elektrycznego jest przenoszona przez kationy, a jaka przez aniony.
Przewodnictwo elektrolitów.Przewodnictwo elektronowe wykazują przede wszystkim metale i ich stopy stanie stałym lub ciekłym oraz grafit niektóre tlenki siarczki węgliki.Do grupy przewodników jonowych (elektrolitów) należą natomiast roztwory soli, kwasów, zasad, jak również niektóre sole elektrolitów stopy elektrolitów stanie stopiony.
Ogniwa pierwotne różnią się nie tylko pod względem wielkości i wykonania, ale także pod względem zachodzącej w nich reakcji elektrochemicznej. Ogniwo pierwotne zawiera w sobie chemiczne nośniki energii przeznaczone do przetworzenia. Po zżyciu tych nośników, jak również w wyniku poszczególnych uprzednich przekształceń ogniwo „wyczerpuje się”, czyli staje się niezdatne… W ogniwach płaskich elektrodą dodatnią jest aglomerat MnO2 oddzielony od elektrody ujemnej wkładką tekturową nasyconą elektolitem, która spełnia rolę separatora.Elektroda ujemna jest płytką cynkową. Jej przeciwna powierzchnia jest pokryta warstwą grafitu, wilgocioodporną i przewodzącą prąd..Ogniwo cynkowe z depolaryzacją powietrzną - tlen z powietrza jest wykorzystywany jako dodatnia substancja czynna ogniwa. Elektroda z depolaryzacją powietrzną (tlenową) ma bardziej dodatni potencjał niż takie materiały jak tlenek miedziawy i tlenek rtęciowy.Szybkość reakcji tlenu w roztworze alkalicznym jest dość znaczna. Zapas (+) substancji czynnej z otaczającego powietrza jest praktycznie nieograniczony. Substancje czynne elektody +, - (zwanej utleniaczem i paliwem) są gromadzone w ogniwie oddzienie. R. spalania zachodzi oddzielnie następje więc konieczność odprowadzania subst. czynnych do miejsca spalania. Miejsce w którym zachodzi reakcja spalania jest podst. elementem ogniwa paliwowego.Ogniwa o niskiej temp. posiadają elektrolit sporządzony z r-rów wodnych - ponieważ punkt krzepnięcia i wrzenia elektrolitu określa się odpowiednio dolną i górną granicą zakresu temp. działania, stąd określa sięobszar temp. działania, który uzależniony jest także od subst. czynnej, katalizatorów, materiałów kanstrukcyjnych.W ogniwach o niskiej temp. działania wyróżniamy dwie podgrupy:1) podgrupę ogniw pracujących w zwykłej temp. (323-373) K2) podgrupę ogniw pracujących w średniej temp. (423-523) K Ogniwa o wysokiej temp. zawierają elektrolit ze stopionych soli. Elektrolity ze stopionych soli skł. się z mieszaniny weglanów metali alkalicznych.W zależności od składu elektrolitu i materiałów konstrukcyjnych ogniwa temperatura działania leży między (873-1173) K. Ten zakres temp. wydziela pierwszą podgrupę. Ogniw paliwowych pracujących w wysokiej temp. (powyżej 1173 K) zawierają stały elektrolit o charakterze półprzewodników. Niektóre stałe tlenki o własnościach półprzewodników powyżej 1173 K są już dobrymi przewodnikami elektrycznymi. Ich materiałem podst jest przeważnie tlenek Zr (cyrkonu) stabilizujący się za pomocą różnych innych tlenków (X, Ca)///Ogniwa galwaniczne - wtórneWtórne ogniwo galwaniczne działa podobnie jak ogniwo pierwotne, ale wymaga uprzedniego ładowania (napełnia energię elektryczną), po którym można z niego pobierać energię (wyładować).Procesy ładowania i wyładowania powtarzać można wielokrotnie. Takie og. nazywami AKUMULATORAMI, czyli ogniwami wymagającymi przed właściwym procesem pracy - AKUMULACJI ENERGII akumulator kwasowy (ołowiowy) jest niezdatny do dalszego użytkowania po 250-300 cyklach. Reakcje chemiczne zachodzące w czasie pracy akumulatora wywołują zmiany fizykochemiczne w elektrodach……Zgodnie z teorią podwójnej sulfatacjii r. zachodzące na + i - elektrodach w czasie wyładowania i ładowania akumulatora są następujące
(+) PbO2 + 3H+ + HSO2- PbSO4 + 2H2O(-) Pb + HSO4- PbSO4 + 2e + H+ ///PbO2 + Pb + 2H2 SO4 2Pb SO4 + 2 H2OZgodniej z teorią podwójnej solfatacji w czasie wyładowania akumulatora na obu elektrodach powstaje siarczan ołowiu (II) na wskutek redukcji PbO2 na elektrodzie - i utleniania Pb na elektrodzie -Akumulator zasadowy odnosi się zazwyczaj do trzech ukł. elektrochemicznych:- akumulatora kadmowo-niklowego- akumulatora żelazowo-niklowego- akumulatora srebrow0-cynkowegoAkumulatory zasadowe charakteryzują sie niższymi (w porównaniu do kwasowych) energiami właściwymi (masy i objętości)Procesy na elektrodzie elektrodzie tlenku (wodorotlenku) niklowego zachodzą pomiedzy substancjami stałymi, bez uprzedniego przechodzenia jonów niklu do r-ru.Wdł teorii FOERSTERA proces ładowania i wyładowania jest następujący:Ni(OH)2 * 2H2O + OH = 0,5 NiO2 * 3H2O + 2H2O + e 2Ni(OH)2 + 2OH = Ni2O3 * 1,5H2O + 1,8H2O + 2e /// Ni(OH)2 ∙ 2H2O + OH- ½ NiO2 ∙ 3 H2O + 2H2O + eW każdym z równań jest inny stopień utlenienia tlenków niklu. Foerster twierdził, że pierwotnymi produktami w procesie ładowania są związki NiO2 przechodzą w Ni2O3 * nH2O a tylko częściow tworzą się z Ni2O3 połączenia o zmiennym sł. chemicznym typu mocnych r-rów.Badania wykazały, że NiO2 jest bezpostaciowa i nietrwała.
CIEPŁO MOLOWE - ważną wielkością charakteryzującą zdolność danej substancji do pobierania lub oddawania energii na sposób ciepła jest ciepło właściwe Cw. Ciepłem właściwym Cw nazywamy ilość energii potrzebnej do podwyższenia temp ciała o masie jednostkowej (1kg) o 1K. W termochemii wprowadzono obok ciepła właściwego pojęcie ciepła molowego odnoszącego się do mola danej substancji. W zależności od tego w jakich warunkach zachodzi wymiana energii wyróżniamy ciepło molowe Cp i Cv. Ciepłem molowym Cp nazywamy ilość energii wymienionej na sposób ciepła potrzebną do ogrzania 1 mola substancji o 1K w warunkach stałego ciśnienia, natomiast Cv - w warunkach stałej objętości. Ciepła Cp i Cv zależą od temp danego ciała. Dlatego też wprowadzono pojęcie średniego ciepła molowego odnoszącego się do pewnych zakresów temp. Hipoteza Avogadra - jednakowe objętości dwóch różnych gazów znajdujących się w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem zawierają jednakową liczbę cząsteczek.Na przykład: jedna objętość chloru reaguje z jedną cząsteczką wodoru dając dwie cząsteczki chlorowodoru. Ponadto wynika stąd że cząsteczka chloru i wodoru zawierają co najmniej po dwa atomy.Powłoka jednowarstwowa - jest to powłoka przykładana na odpowiednie podłoże w jednej operacji lub procesie technologicznym składająca się z jednej warstwy materiałua: jednoskładnikowe(zbudowane z jednego materiału lub pierwiastka) - wieloskaładnikowe (zbudowane z wielu składników np. pierwiastków stopowych). Powłoka wielowarstwowa (multi warstwowa) -jest to powłoka składająca się z dwóch lub większej ilości materiałów przy czym mogą to być warstwy tego samego materiału rozdzielona międzywarstwą bądź różnych materiałów nie koniecznie rozdzielone podwarstwą.Prawo objętościowe Gay - Lussaca - objętości substancji gazowych (mierzone w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniu) biorących udział w danej reakcji chemicznej mają się do siebie jak proste liczby naturalne. Na przykład: jedna objętość chloru reaguje z jedną objętością wodoru dając dwie objętości chlorowodoru.Prawo stosunków stałych (Prousta) - stosunek ilości wagowych pierwiastków łączących się w dany związek jest stały. Atomy poszczególnych pierwiastków mają jednakowe masy oraz że na daną liczbę jednego pierwiastka przypada w określonej substancji stała liczba atomów drugiego pierwiastka.Prawo stosunków wielokrotnych - jeżeli dwa pierwiastki tworzą ze sobą dwa lub więcej związków, to ilości wagowe jednego z nich łączące się w tych związkach z tą samą ilością wagową drugiego mają się do siebie jak proste liczby naturalne. Jeżeli dwa pierwiastki tworzą kilka związków to w każdym z nich przypadać będzie inna liczba atomów jednego pierwiastka na daną liczbę atomów drugiego pierwiastka.Struktura warstwy wierzchniejWarstwa wierzchnia kształtuje się w zależności od warunków obróbki, składu chemicznego, własności fizyko-chemicznych.Model strefowej budowy warstwy wierzchniej:Strefa 1 -najbardziej zewnętrzna, powstaje w wyniku wydzielenia się na powierzchni metalu polowych cząstek podchodzeni organicznegoStrefa 2 -wynik adsorpcji cząstek wodyStrefa 3 -wynik adsorpcji gazów Strefa 4 -stanowi warstwę tlenków metali. Powstaje ona w skutek reakcji chemicznej tlenu z metalem. Grubość tej strefy zależna jest od rodzaju czynnika atakującego (środowiska) własności chemicznych metalu, szybkości procesu dyfuzji tlenuprzez warstwę tlenków.Strefa 5 -powstaje z uszkodzenia ziaren metalu na powierzchni, spowodowanego działaniem narzędzia na materiał podczas obróbki powierzchniowej. Charakteryzuje się ona tym, że budowa kryształu metalu jest zakłócona.Strefa 6 -obejmuje obszar warstwy wierzchniej, w którym istnieje metal odkształcony plastycznie i teksturowany Strefa 7-obejmuje obszar warstwy wierzchniej, w którym istnieje metal tylko odkształcony plastycznie a nie steksturowanyStrefa 8 -obejmuje obszar naprężeń sprężystych w strefach 6-8, istnieją naprężenia wewnętrzne (własne), które wywołane są dyslokacjami powstałymi wskutek odkształceń plastycznych.Teoria atomistyczna Daltona: 1.Wszystkie substancje składają się z niezmiernie małych niepodzielnych cząstek zwanych atomami, które zachowują swoją indywidualność we wszystkich przemianach chemicznych. 2.Atomy danego pierwiastka są identyczne pod każdym względem mają m.in. jednakową masę. Atomy różnych pierwiastków różnią się właściwościami. 3.Związki chemiczne powstają wskutek łączenia się atomów różnych pierwiastków w określonych i stałych stosunkach liczbowych. Masy atomu nie ulegają zmianie w czasie reakcji chemicznych.Układ - układem nazywamy subst. lub zespół substancji które w danej chwili obserwujemy. Układ może się składać z jednej lub wielu substancji prostych a nawet złożonych a substancje te mogą występować w różnych stanach skupienia. Układ charakteryzuje się za pomocą tzw parametrów stanu układu czyli: objętość, ciśnienie, temp. Wszystko co poza układem to otoczenie. Pomiędzy układem a otoczeniem może zachodzić wymiana energii i masy:- układ który wymienia z otoczeniem energię i masę nazywany jest układem otwartym a układ który nie wymienia energii i masy - układem izolowanym- istnieją układy które wymieniają z otoczeniem tylko energię a nie wymieniają masy, są to układy zamknięte Układ ma określoną energię zwaną energią wewn układu. Energia jest sumą wszystkich rodzajów energii jakie występują wewn układu. Na energię wewn układu może się składać energia ruchu postępowego, energia drgań, energia ruchu Obr cząsteczek, energia stanów elektronowych, oddziaływań międzycząsteczkowych i energia jądrowa. ΔU=Q+L