Најважније из лекције
Струја у течностима: Чиста вода је изолатор, док су водени раствори соли, база и киселина (електролити) проводници. Носиоци струје су позитивни јони (катјони) и негативни јони (анјони).
Електролиза: Процес издвајања супстанци на електродама (катјони \(\rightarrow\) катода, анјони \(\rightarrow\) анода). Користи се за галванизацију, пречишћавање метала и разлагање воде.
Струја у гасовима: Гасови проводе струју тек након јонизације (дејством јаког поља, топлоте или зрачења). Носиоци струје су електрони, позитивни и негативни јони, а појава протицања струје назива се гасно пражњење (примена: неонске цеви, ласери).
Електролиза: Процес издвајања супстанци на електродама (катјони \(\rightarrow\) катода, анјони \(\rightarrow\) анода). Користи се за галванизацију, пречишћавање метала и разлагање воде.
Струја у гасовима: Гасови проводе струју тек након јонизације (дејством јаког поља, топлоте или зрачења). Носиоци струје су електрони, позитивни и негативни јони, а појава протицања струје назива се гасно пражњење (примена: неонске цеви, ласери).
Чиста дестилована вода (\(\text{H}_2\text{O}\)) је изолатор јер не садржи слободне наелектрисане честице. Вода из водовода проводи струју због растворених минерала и примеса.
Електролитичка дисоцијација је процес разлагања молекула киселина, база или соли на позитивне и негативне јоне у воденом раствору (нпр. \(\text{NaCl} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{Cl}^-\)).
Електролити су водени раствори киселина, база или соли који проводе електричну струју захваљујући присуству слободних јона.
Носиоци електричне струје у течностима (електролитима) су позитивни јони (катјони) и негативни јони (анјони).
Сок од лимуна садржи киселину и понаша се као електролит. Када у лимун забодемо две различите металне електроде (нпр. бакар и цинк), добија се једноставан галвански елемент (батерија) који ствара напон од око \(0{,}5\text{ V}\) до \(1\text{ V}\).
Шта се дешава са проводљивошћу дестиловане воде ако јој се дода кухињска со?
Додавањем соли долази до електролитичке дисоцијације molekula \(\text{NaCl}\) на позитивне јоне натријума (\(\text{Na}^+\)) и негативне јоне хлора (\(\text{Cl}^-\)). Ови слободни јони постају носиоци наелектрисања, па вода од изолатора постаје проводник.
Када се у раствор електролита уроне електроде прикључене на извор једносмерне струје, под дејством електричног поља:
- Позитивни јони (катјони) се крећу ка негативној електроди – катоди.
- Негативни јони (анјони) се крећу ка позитивној електроди – аноди.
Електролиза је процес разградње електролита и издвајања растворене супстанције на електродама под утицајем електричне струје.
- На катоди позитивни јони примају електроне и прелазе у неутралне атоме/молекуле.
- На аноди негативни јони предају вишак електрона и прелазе у неутралне атоме/молекуле.
Електролиза се широко примењује у индустрији:
- Заштита метала од корозије и површинска обрада (хромирање, позлаћивање, никловање).
- Пречишћавање и добијање чистих метала (нпр. алуминијум, бакар).
- Електролиза воде за индустријско добијање чистог водоника и кисеоника.
На коју се електроду током електролизе издвајају метали који у раствору чине позитивне јоне?
Метали граде позитивне јоне (катјоне), па их привлачи супротно наелектрисана негативна електрода – катода, где примају електроне и таложе се у чврстом стању.
Гасови под нормалним условима не проводе струју (понашају се као изолатори) јер су њихови атоми и молекули електрично неутрални.
Јонизација гаса је процес при коме неутрални атоми или молекули гаса отпуштају или примају електроне под утицајем:
- јаког електричног поља,
- високе температуре (загревања),
- интензивног зрачења (ултравиолетно, рендгенско или радиоактивно зрачење).
Носиоци електричне струје у гасовима су: позитивни јони, негативни јони и слободни електрони.
Гасно (електрично) пражњење је усмерено кретање наелектрисаних честица кроз јонизовани гас под дејством електричног поља. Обично је праћено светлосним и звучним ефектима (нпр. муња и гром).
У Гајслеровим и неонским цевима под сниженим притиском, електрично пражњење изазива емисију светлости различитих боја у зависности од гаса:
- Неон (\(\text{Ne}\)) емитује црвено-наранџасту светлост.
- Хелијум (\(\text{He}\)) емитује жуту светлост.
- Угљен-диоксид (\(\text{CO}_2\)) емитује белу светлост.
Зашто ваздух у нормалним околностима не проводи електричну струју, иако је изложен напону?
Под нормалним условима, молекули ваздуха су неутрални и садрже занемарљиво мали број слободних наелектрисаних честица (јона и електрона), па нема носилаца који би омогућили проток струје.
Задаци за вежбање
Лаки ниво: Наведите носиоце електричне струје у:
а) металима,
б) електролитима,
в) гасовима.
а) металима,
б) електролитима,
в) гасовима.
Одговор:
а) У металима: слободни електрони.
б) У електролитима: позитивни и негативни јони.
в) У гасовима: позитивни јони, негативни јони и слободни електрони.
а) У металима: слободни електрони.
б) У електролитима: позитивни и негативни јони.
в) У гасовима: позитивни јони, негативни јони и слободни електрони.
Средњи ниво: Посуда садржи водени раствор кухињске соли (\(\text{NaCl}\)) у коју су уроњене две електроде спојене на извор једносмерне струје.
а) Како се назива позитивна, а како негативна електрода?
б) Ка којој електроди путују јони \(\text{Na}^+\), а ка којој јони \(\text{Cl}^-\)?
а) Како се назива позитивна, а како негативна електрода?
б) Ка којој електроди путују јони \(\text{Na}^+\), а ка којој јони \(\text{Cl}^-\)?
Одговор:
а) Позитивна електрода је анода, а негативна електрода је катода.
б) Позитивни јони натријума (\(\text{Na}^+\)) крећу се ка негативној електроди – катоди. Негативни јони хлора (\(\text{Cl}^-\)) крећу се ка позитивној електроди – аноди.
а) Позитивна електрода је анода, а негативна електрода је катода.
б) Позитивни јони натријума (\(\text{Na}^+\)) крећу се ка негативној електроди – катоди. Негативни јони хлора (\(\text{Cl}^-\)) крећу се ка позитивној електроди – аноди.
Средњи ниво: Објасните зашто није безбедно додиривати електричне прекидаче или каблове мокрим рукама, иако је чиста вода заправо изолатор.
Одговор: Вода са чесме, као и вода на кожи човека, није хемијски чиста дестилована вода, већ садржи растворене соли и минерале (као и зној са коже). Ти раствори се понашају као електролити који добро проводе електричну струју, чиме се драстично повећава ризик од струјног удара.
Тешки ниво: Опишите разлику између механизма провођења електричне струје у чврстим проводницима (металима) и у електролитима. Шта се, осим електричног наелектрисања, преноси кроз течност током протицања струје?
Одговор:
1. У металима се крећу искључиво слободни електрони, док позитивни јони кристалне решетке мирују. При томе нема преноса супстанце кроз проводник нити хемијских промена.
2. У електролитима се крећу целе честице материје (позитивни и негативни јони) у супротним смеровима. То значи да при протицању струје кроз електролите долази до преношења масе (супстанце) и хемијских реакција на електродама (процес електролизе).
1. У металима се крећу искључиво слободни електрони, док позитивни јони кристалне решетке мирују. При томе нема преноса супстанце кроз проводник нити хемијских промена.
2. У електролитима се крећу целе честице материје (позитивни и негативни јони) у супротним смеровима. То значи да при протицању струје кроз електролите долази до преношења масе (супстанце) и хемијских реакција на електродама (процес електролизе).
