Folyadékok vezetése, elektrolízis, galvánelem, Faraday törvényei

Folyadékok vezetése Ha két fém rudat folyadékba merítünk és feszültséget kapcsolunk a folyadékra, megfigyelhetjük hogy a folyadékoknál is van vezető és szigetelő. Kémiai kísérletekből tudható hogy az elektrolitok (bázisok, savak ,sók vizes oldata) vezetik az elektromos áramot. Az elektrolitokban a pozitív és negatív ionok a töltéshordozók.

Vezető folyadékok Szigetelő folyadékok Víz Konyhasó vizes oldata Olaj Glicerin Alkohol Desztillált víz

Elektrolízis Elektrolízis: Az elektródokon történő anyagkiválás. Az áramforrás elektromos mezőjének hatására a pozitív ionok a negatív elektród (katód) felé, A negatív ionok a pozitív elektród (anód) felé vándorolnak. Az elektrolízis során végbemenő reakciók energiaigényes folyamatok, melyek önként nem mennek végbe. Az elektrolízis fontos szerepet játszik a technikában, például fémbevonatok készítésénél.

Galvánelem A galvánelem két elektródból (fél cellából) áll. A legegyszerűbb galvánelem az, amikor a két tiszta fémelektród saját ionjait tartalmazó sóoldatba merül. A sóoldatban a bemerülő fém oxidált, pozitív töltésű kationjai és az ezeket semlegesítő anionok találhatók.

Galvánelem előállítása egy higított kénsavval töltött üvegedénybe egy-egy cink és rézelektródát helyeznek el. A rézelektródából elektronok lépnek ki a kénsavba, tehát pozitív töltésűvé válik. A cinkelektródra felületén ennek fordítottja játszódik le, vagyis az elektronok a kénsavból lépnek át, tehát itt elektrontöbblet keletkezik, azaz negatív töltésű lesz. Az elektródok töltései kiegyenlítődni igyekeznek, ezért az elektródok között feszültség mérhető. Ez az áramforrás az úgynevezett Volta-elem, üresjárati feszültsége ~1 volt, amely a terhelés folyamán rövidesen lecsökken.

Faraday törvényei Michael Faraday angol fizikus és kémikus, az elektrotechnika nagy alakja. Neki köszönhető hogy az elektromosság képessé vált a technológiai felhasználásra. A kapacitás SI egysége, a farad, róla kapta a nevét, valamint a Faraday-állandó, ami egy mol elektron töltését jelenti (~96 485 coulomb).

I. törvénye Az elektrolízis során az elektródokon képződő anyag tömege (m) egyenesen arányos az áthaladó elektromos töltésmennyiséggel (Q). m= k*Q Q=I*t

II. törvénye Az elektrolizáló cellán áthaladt töltés és az elektródreakcióban résztvevő elektronok anyagmennyisége egyenesen arányos egymással. Faraday állandó: 96 500 C/mol

Példa Hány g cink válik le a katódon, ha ZnI2 oldatot 25 percig 15 mA erősségű árammal elektronizáljuk grafitelektródok között? I = 15mA = 0,015 A t = 25 min = 1500 s k = 0,339 mg/C m=? m = k*I*t = 0,339mg/C*0,015 A*1500 s = 7,6275 mg = 0, 0076275 g