Darbą atliko Radviliškio Lizdeikos gimnazijos 1B klasės mokinė Brigita Zevakinaitė

1. Elektros srovė skysčiuose Darbą atliko Radviliškio Lizdeikos gimnazijos 1B klasės mokinė Brigita Zevakinaitė Mokytoja Vilma Andriušaitienė

2. Turinys • Skysčių rūšys pagal laidumą .................................................. 3 • Laidininkai ............................................................................. 5 • Elektrolitai ir jonai ................................................................. 7 • Elektrolitinė disociacija .......................................................... 9 • Elektrolizė ............................................................................. 11 • Elektrolizės dėsnis ................................................................ 14 • Elektrolizės taikymas ............................................................ 16 • Užduotys ............................................................................... 20 • Klausimynas .......................................................................... 22 • Testas ..................................................................................... 33 • Vandeninių tirpalų elektrolizė ............................................... 39 • Informacijos šaltiniai ............................................................. 42

3. Skysčių rūšys pagal laidumą • Kaip ir kietieji kūnai, skysčiai gali būti: 1. Dielektrikai; 2. Laidininkai; 3. Puslaidininkiai.

4. Prie dielektrikų priskiriamas distiliuotas vanduo. Įmerkus į jį elektrodus, srovė grandine neteka. • Prie laidininkų – elektrolitų (t. y. rūgščių, šarmų ir druskų) priskiriami tirpalai bei lydalai. • Skysti puslaidininkiai yra, pavyzdžiui, išlydytas selenas, sulfidų lydalai ir kitos medžiagos.

5. Laidininkai • Metalais, jų lydiniais, anglimi elektros srovė teka visiškai nekeisdama jų cheminės sudėties. • Tekant srovei, jie tik įšyla. • Tokios medžiagos vadinamos pirmosios rūšies laidininkais. • Joms būdingas elektroninis laidumas.

6. Antrosios rūšies laidininkai (rūgščių, bazių, druskų tirpalai bei išlydytų dielektrikų) tekant srovei ne tik įšyla, bet ir chemiškai skyla į sudėtines dalis.

7. Elektrolitai ir jonai • Medžiagos, kurios ištirpintos arba išlydytos praleidžia elektros srovę, vadinamos elektrolitais. • Elektrolitui tirpstant vandenyje, molekulės suyra į teigiamą ir neigiamą elektros krūvį turinčias dalis – jonus.

8. Išlydytas elektrolitas Teigiamieji ir neigiamieji jonai Neelektrolitas (jo molekulės neskyla) Medžiagos molekulė Vandens molekulė Silpnas elektrolitas (suskyla nedaug jo molekulių) Teigiamas jonas Neigiamas jonas Stiprus elektrolitas (suskyla visos jo molekulės)

9. Elektrolitinė disociacija • Elektrolitine disociacija yra elektrolito molekulių (arba joninių junginių) skilimas į jonus joms tirpstant ar lydantis. • Elektrolitinės disociacijos reiškiniui turi įtakos molekulių šiluminis judėjimas. • Pakaitinus elektrolitą, padidėja molekulių šiluminio judėjimo vidutinė kinetinė energija, o kartu ir skaičius jonų porų, susidariusių per vienetinį laiką.

10. Kylant temperatūrai, jonų koncentracija didėja, todėl elektrolito elektrinė varža mažėja. •  Esant pastoviai tirpalo koncentracijai, jų laidumas padidėja 2 – 2,5 %. • Susitikę priešingų ženklų jonai gali susijungti ir sudaryti neutralias molekules. Šis procesas vadinamas jonų rekombinacija. • Ji priklauso nuo tirpiklio dielektrinės skvarbos.

11. Elektrolizė • Nesant išorinio elektrinio lauko, tirpalo jonai ir molekulės juda netvarkingai. • Prijungus srovės šaltinį, jonai ima judėti kryptingai: teigiamieji – katodo link, neigiamieji – anodo link. • Taip elektrolite atsiranda elektros srovė (1 pav.).

12. Kadangi krūvį elektrolitų vandeniniais tirpalais arba lydalais perneša jonai, tai laidumas vadinamas joniniu laidumu. • Skysčiams ir skystiems metalams gali būti būdingas ir elektroninis laidumas. • Joninio laidumo atveju srovės tekėjimas susijęs su medžiagos pernešimu. • Tekant srovei, ant elektrodų nusėda medžiaga.

13. Medžiagos išsiskyrimas ant elektrodų tekant srovei elektrolitu vadinamas elektrolize. • Elektrolizės metu patys elektrodai gali reaguoti arba nereaguoti su elektrolitu. Energijos šaltinis Elektrolitas Anodas Katodas Elektrolizės vonelė Bandymas

14. Elektrolizės dėsnis • Faradėjaus elektrolizės dėsnis: ant elektrodo nusėdusios medžiagos masė m yra tiesiogiai proporcinga elektros srovės stipriui I, jos tekėjimo trukmei t ir priklauso nuo medžiagos. • Dydis k vadinamas tam tikros medžiagos elektrocheminiu ekvivalentu ir išreiškiamas kilogramais kulonui(kg/C). Jis priklauso nuo jonų masės ir valentingumo. m=kIt

15. m=kIt • Kadangi It=q, elektolizės dėsnį galime užrašyti taip: • Taigi ant elektrodo išsiskyrusios medžiagos masė yra tiesiogiai proporcinga pratekėjusiam elektros krūviui. m=kq

16. Elektrolizės taikymas • Galvanostegija, arba elektrolitinis nusodinimas. Metalinio gaminio padengimas plonu metalo sluoksniu elektrolizės būdu. Padengiamas gaminys atstoja katodą, o padengiančiojo metalo jonai yra elektrolite. Chromavimas (prieš tai paviršius dengiamas metalu, paprastai variu arba nikeliu) stabdo koroziją   Auksavimas ir sidabravimas

17. Elektrolitinis gryninimas. Metalų gryninimo elektrolizės būdu metodas. Iš metalo, turinčio priemaišų, pagaminamas anodas. Anodo metalo jonai juda katodo link ir nusėda ant jo kaip grynas metalas. Priemaišos iškrinta indo dugne. • Metalų išskyrimas, arba ekstrakcija. Metalų išskyrimas iš susmulkintos jų rūdos elektrolizės būdu. Taip gaunami chemiškai labai aktyvūs metalai, pvz., natris ir aliuminis.

18. Metalų išskyrimas Anglinis anodas + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Aliuminio rūdos (aliuminio oksido) elektrolizė elektrolite - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Aliuminio išeiga Anglinis katodas Aliuminio jonai prie katodo praranda krūvį ir virsta aliuminio atomais

19. Elektrolizės būdu ant gaminio galima nusodinti storą metalo sluoksnį, paskui jį atskirti išlaikant formą. Toks įvairių gaminių tikslių kopijų gavimas vadinamas galvanoplastika. Ji taikoma skulptūroms, bareljefams, meno kūrinių kopijoms gaminti. • Elektrolizės reiškiniu pagrįstas akumuliatorių veikimas.  Galvanoplastika 

20. Užduotys • Vario sulfato tirpalu pratekėjo 30 C elektros krūvis. Apskaičiuokite ant elektrodo išsiskyrusio vario masę. Elektrocheminis vario ekvivalentas k = 0,32910-6kg/C. m = kq = 0,329  10-6  30 = = 9,87  10-6 kg Ats.: 9,87  10-6 kg.

21. Iš vario sulfato tirpalo elektrolizės metu per 1 h išsiskyrė 20 g vario. Kokio stiprio srovė tekėjo elektrolitu? Elektrocheminis vario ekvivalentas yra 0,33 10-6kg/C. m m = kIt įsistatome į trikampį ir iš jo sužinome kaip gauti I. I = m/kt = 0,02/3600  0,33 10-6 = = 0,02/0,001188 ≈ 16,8 A Ats.: 16,8 A. k I t

22. Klausimynas 1. Ar yra elektrolituose laisvųjų elektronų? Atsakymas: elektrolituose laisvųjų elektronų nėra, nes jie prisijungia prie jonų ir tampa atomais arba atvirkščiai. 2. Nuo ko priklauso elektrolitų elektrinis laidumas? Atsakymas: elektrolitų elektrinis laidumas priklauso nuo tūrio vienete esančių jonų skaičiaus ir nuo jų judrumo.

23. Atsakymas: dėl molekulių šiluminio judėjimo kinetinės energijos didėja jonų potencinė energija. 3. Molekulėms disocijuojant padidėja jonų potencinė energija. Dėl kokios energijos ji didėja? 4. Kam vandens elektrolizei reikalinga sieros rūgštis? Atsakymas: sieros rūgštis dalyvauja antrinėse reakcijose.

24. 5.Elektrolitinis poliravimas ir tam tikri kiti elektrolizės taikymo atvejai yra pagrįsti tuo, kad elektrolizės sukelti reiškiniai ypač intensyviai vyksta elektrodo iškyšose. Paaiškinkite šią ypatybę. Atsakymas: iškyšose susidaro stipresnis elektrinis laukas. Elektrolizė ir jos sukelti reiškiniai intensyviau vyksta tose vietose, kur elektrinio lauko stipris yra didesnis.

25. Atsakymas: pasidabruoti ar paauksuoti plastmasinį papuošalą įmanoma galvanostegijos būdu, tik prieš elektrolizę dirbinys turi būti padengtas grafito sluoksniu. 6. Papuošalai yra sidabruojami, auksuojami. Ar tai įmanoma, jeigu papuošalas yra plastmasinis?

26. 7. Į nuosekliai sujungtas vonias pripilta to paties, tik skirtingos koncentracijos elektrolito. Ar vienodas medžiagos kiekis išsiskirs ant elektrodų, įleistų į tas vonias? Ar elektrolizės metu keisis nesočiojo vario sulfato tirpalo koncentracija, jeigu anodas bus: • Anglies strypas, • Vario strypas? Atsakymas: visose voniose ant elektrodų išsiskirs vienodas medžiagos kiekis. • Tirpalo koncentracija keisis, nes vario jonai nusės ant elektrodo; • Tirpalo koncentracija nesikeis, nes jonų skaičius pasipildys iš varinio anodo.

27. Atsakymas: platinos, grafito arba anglies elektrodai nereaguoja su tirpalu ir ant jų išsiskiria medžiaga (pavyzdžiui, vykstant HCl elektrolizei išsiskiria H ir Cl). 8. Iš kokios medžiagos turi būti pagaminti elektrodai, kad ant jų išsiskirtų medžiaga?

28. Atsakymas: ties metalo paviršiaus atsikišimais elektros laukas būna stipresnis negu ties lygiu paviršiumi, todėl pakeitus srovės kryptį metalas tampa anodu, atsikišimai bei nelygumai ištirpsta greičiau ir paviršius išsilygina. 9. Kodėl galvanotechnikoje reversuojama srovė (keičiama jos kryptis)?

29. Atsakymas: du anodai naudojami siekiant lygiau padengti gaminį. Dirbtiniai poliruojami anodinio tirpinimo principu. 10. Kodėl nedidelėse galvaninėse voniose naudojamas ne vienas, o du anodai, tarp kurių įtaisomas gaminys? Koks yra metalinių dirbinių elektrolitinio poliravimo principas?

30. 11. Buriniams laivams apsaugoti nuo korozijos taikomas protektorių metodas: prie plieninio korpuso paviršiaus įvairiose vietose pritvirtinami cinko lakštai. Kodėl tada korpusą mažiau veikia korozija? Atsakymas: cinko tirpimo potencialas yra didesnis negu geležies, todėl susidaro galvaninis elementas (cinkas, geležis, jūros vanduo), cinkas virsta neigiamuoju elektrodu ir tirpsta, o ant korpuso išsiskiria vandenilis.

31. 13. Prieš įkraunant akumuliatorių paaiškėjo, kad elektrolito lygis žemesnis už normalų, nors elektrolitas neištekėjo. Ką reikia daryti? Atsakymas: akumuliatorių elektrodai gaminami iš gerai išvalyto švino, nes priemaišos pagreitina savaiminį akumuliatoriaus išsikrovimą. 12. Kodėl švino akumuliatorių elektrodai gaminami iš gerai išvalyto švino? Atsakymas: į akumuliatorių reikia įpilti distiliuoto vandens, o ne elektrolito.

32. 14. Kodėl daiktų ar prietaisų detalių galvaninei dangai paprastai naudojamas nikelis ir chromas? Atsakymas: nes juos mažai veikia korozija. 15. Reikia vario sluoksniu padengti elektros lanko anglies elektrodus. Koks turi būti elektrolitas ir anodas? Atsakymas: elektrolitas – vario druskos tirpalas, anodas – varis.

33. Testas 1. Kas yra elektrolitai? Medžiagos, kurios ištirpintos arba išlydytos praleidžia elektros srovę. Teigiamą ir neigiamą elektros krūvį turinčios dalelės. Medžiagos, kurios nepraleidžia elektros srovės. • 2. Susitikę priešingų ženklų jonai gali susijungti ir sudaryti neutralias molekules. Kaip vadinasi šis procesas? • Elektrolitinėdisociacija. • Jonų rekombinacija. • Elektrolizė.

34. 3. Kaip juda jonai, prijungus srovės šaltinį? • Teigiamieji katodo link, neigiamieji anodo link. • Teigiamieji anodo link, neigiamieji katodo link. • Teigiamieji ir neigiamieji jonai juda katodo link. 4. Kas yra elektrolizė? Jonų judėjimas skystyje. Dalelių krypties pakeitimas elektrolite. Medžiagos išsiskyrimas ant elektrodų tekant srovei elektrolitu.

35. 5. Kuri formulė nusakoFaradėjaus dėsnį? m = kIt. A = UIt. P = UI. 6. Ant elektrodo išsiskyrusi medžiagos masė yra tiesiogiai proporcinga: Atliktam darbui. Pratekėjusiam elektros krūviui. Jonų greičiui.

36. 7. Kaip gaunami chemiškai labai aktyvūs metalai? Filtruojant metalo liekanas. Iš susmulkintos metalų rūdos elektrolizės būdu. Chromatografijos būdu. 8. Kur taikoma galvanoplastika? Plastiko dirbinių gaminime. Įvairių skysčių gaminime. Skulptūrų, bareljefų, meno kūrinių kopijų gaminime.

37. 9. Kaip vadinami skysčiai, kuriais neteka elektros srovės? Nelaidžiais skysčiais. Puslaidininkiais. Dielektrikais. 10. Koks turi būti elektrolitas, kad suskiltų visos jo molekulės? Stiprus. Išlydytas. Silpnas.

38. Testo atsakymai • a) • b) • a) • c) • a) • b) • b) • c) • c) • a)

39. Vandeninių tirpalų elektrolizė • Elektrolizės bandymams atlikti galima panaudoti labai paprastą prietaisą. • Paimame du pieštukus. Vieną pieštuką prijungiame prie neigiamo srovės šaltinio poliaus, o kitą prie teigiamo šaltinio poliaus.

40. AgNO3(aq) elektrolizė Distiliuoto vandens tirpalas elektros srovės nepraleidžia, elektrolizė nevyksta

41. Zn(NO3)2(aq) elektrolizė Pb(NO3)2(aq) elektrolizė Atlikus bandymą matome, kad ant elektrodų išsiskyrė medžiaga. Grįžti

42. Informacijos šaltiniai • http://www.ik.su.lt/~mariusbm/Elektra/teorija/elektros_srove_skysciuose.html • http://www.mokslai.lt/referatai/referatas/30894.html • http://www.mokslai.lt/referatai/konspektas/5704.html • http://www.studijos.lt/siukslynelis/referatas/3375/?page=5 • http://spargalkes.lt/fizika/901-elektros-srov-skysiuose-pera • http://mokytojai.emokykla.lt/chemijajums/vande.htm