Elektrolito lemputė • Sergejus Tsitovskis • Populiariosios mokslinės užduotys "Elementai" • Chemija

Elektrolito lemputė

Kai tiesioginė elektros srovė praeina per elektrolito tirpalą arba lydymą (medžiaga, sudaryta iš teigiamų ir neigiamų jonų ir dėl to, kad jie veikia elektros srove), atsiranda įvairių cheminių reakcijų. Šis procesas vadinamas elektrolizės procesu. Paprasčiausias pavyzdys yra ZnCL tirpalo elektrolizė.2 vandenyje. Cl jonai eina link teigiamai įkrauto elektrodo (jis vadinamas "anodu"). ir ant jo, suteikiant elektronus prie anodo, paversti laisvu chloru 2Cl – 2e = Cl2. Zn jonai pereina prie neigiamai įkrauto elektrodo (vadinamas "katodu").2+, ant jo jie pritvirtina elektronus ir paverčia laisvu cinku: Zn2+ + 2e = Zn. Rezultatas yra reakcija: ZnCl2 = Zn + Cl2.

Užduotis

Jei tirpsta natrio nitrato NaNO3 (tpl = 307 °) patalpinkite lemputę, prijungtą prie akumuliatoriaus, kad jo metalinės detalės neliesti tirpalo, nuleiskite metalinį anodą (ty teigiamai įkrautą plokštelę) ir prijunkite kitą bateriją (pridėkite prie anodo ir atmeskite lemputę), tada on vidinis Spalvos stiklo paviršiuje yra sidabro plokštelė.

Kas ar tai reidas? Kodėl? jei vietoj lydymosi NaNO3 imkite kalio nitrato KNO tirpalo3 (jis išsilydo maždaug tuo pačiu temperatūra), tuomet lemputė sugrūks?


1 patarimas

Kaip žinoma iš mokyklos chemijos kurso, stiklas gaminamas sulydant soda (Na2CO3), kreida (CaCO3) ir kvarcinio smėlio (SiO2).


2 patarimas

Ir iš fizikos kurso mes žinome, kad elektronai sklendžia iš karštos spiralės, jei ji yra neigiamai įkrauta.


Sprendimas

Sidabro žydėjimas tikriausiai yra metalas, nes daugiausia sidabrinių medžiagų yra metalai. Buvo sulydyta druska (NaNO3) nereagavo su metalu, kurį galima gauti iš šios druskos (ty su natriu), tada viskas būtų paprasta. Pavyzdžiui, išlydyto natrio chlorido NaCl elektrolizės metu natrio kiekis išleidžiamas neigiamai įkrautame elektrode (katode), o chloras – teigiamu (anodu). Tačiau NaNO atveju3 natris nedelsiant reaguoja su lydymu.

Karšto katodo lempa (jo vaidmenį vaidina žiburio spiralė) neigiamai įkraunamos dalelės sklinda – elektronai (žr.: Termoizoliacinė spinduliuotė). Pasiekę stiklo paviršių, jie sąveikauja su natrio jonais, kurie yra tiek stiklo, tiek NaNO lydalo3, ir atkurti juos metalui: Na+ + e = Na. Stiklas veikia kaip elektrolitas, tai yra, jame esantys natrio jonai pereina iš NaNO lydalo3 į vidinį lemputės paviršių, kur jie pavirsta sidabro natrio balu.

Teigiamai įkrautoje metalinėje plokštėje (anode) yra kita reakcija: 2NO3 – 2e = 2NO2 + O2. Dėl to lydalo NaNO elektrolizė3, bet dėka stiklo membranos ir vakuuminės lempos vakuumo, vis dar susidaro natris ir nieko nereaguoja.

Jei vietoj tirpalo natrio nitratas NaNO3 mes įdėjome lemputę į kalio nitrato KNO lydymą3, stiklas būtų sugadintas, nes kalio jonai yra žymiai didesni už natrio jonus, o vietoj to, kad "išplaunami" per stiklą (yra tik ertmės natrio jonų dydžio dėl to, kad natrio jonai jau atsigavo į metalą), kalio jonai perforuotų stiklo lemputė viduje.


Po žodžio

Stiklo sugebėjimas adsorbuoti ir dalinai pernešti įdėtas daleles per save (ty būti kietuoju elektrolitu) grindžiamas vadinamuoju stiklo elektrodais prietaisuose, skirtuose pH matavimui (vandenilio jonų koncentracijai H+) arba kiti jonai, tokie kaip tas pats kalio arba natrio kiekis (žr.: jonų selektyvusis elektrodas, ISE). Toks elektrodas turi ploną stiklo membraną, kurios poros yra tokio paties dydžio jono, kurio koncentraciją ji matuoja.Kai tirpale yra atitinkamas jonas, jis yra adsorbuotas ant stiklo, iš dalies užpildydamas poras. Atsižvelgiant į tai, kad jonai yra įkraunami, atsiranda elektriniai poveikiai, kurie jau gali būti matuojami naudojant jautrų prietaisą ir perskaičiuojami jonų koncentracijai.

Be to, kieti elektrolitai (nebėra stiklo, kaip šioje problemoje, bet Na sistema2O · 11Al2O3 – natrio polialuminatas) naudojami natrio sieros baterijose. Jų gebos gerokai viršija dažniausiai baterijų tipus.

Kitas įdomus poveikis, bet kita tema – natrio druskos tirpalų elektrolizė gyvsidabrio katode. Vandeninio tirpalo, pvz. NaCl, katodo (ne gyvsidabrio) elektrolizės metu natris nėra išleidžiamas, bet vandenilis išleidžiamas (iš vandens) ir NaOH kaupiasi šalia katodo. Apie gyvsidabrį, ta pati reakcija 2H+ + 2e = H2 srautai labai nenoriai, bet susidaro natris (Na+ + e = Na) ir ištirpsta gyvsidabriu. Gauta natrio amalgama (amalgama yra metalo lydinys su gyvsidabriu), nors jis lėtai reaguoja su vandeniu. Jei išgarinsite gyvsidabrį, taip pat galite gauti gryną natrį, kaip elektrolizės su šviesos lempučių atveju.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: