ELEKTRINA STRUJA KROZ TEKUINE Elektrolitika disocija ista destilirana

ELEKTRIČNA STRUJA KROZ TEKUĆINE Elektrolitička disocija čista destilirana voda izolator otopine kiselina, lužina ili soli = elektroliti pozitivni i negativni ioni vođenje struje elektroliza = stvaranje pozitivnih i negativnih naboja pod djelovanjem električnog polja elektrolitička disocija = stvaranje pozitivnih i negativnih iona bez električnog polja disocirana tekućina sadrži pozitivno (kationi) i negativno (anioni) nabijene ione kationi - metali, vodik anioni - nemetali (kiselinski ili lužinski ostatak - SO 4, OH) ion najviše toliko naboja kolika je valentnost ( ) tog iona ioni u pokretu = struja n - broj iona - valencija e - elementarni naboj elektrona (1, 602 10 -19 C)

struja iona prijenos mase kg m 1 - masa iona u kg t - vrijeme u s e - električki naboj jednog iona elektrokemijski ekvivalent iona Faradayev zakon - ukupna prenesena masa elektrodi A - elektrokemijski ekvivalent u kg/C Q - električni naboj u C, izlučena masa prolazom struje kroz elektrolit proporcionalna je elektrokemijskom ekvivalentu i količini elektriciteta

prijenos mase - presvlačenje metalom (galvanizacija) - elektroliza (iz glinice Al; čisti bakar) izlučena masa u molima (metali gram-atomimi, spojevi gram-molekule) jedan mol (količina tvari) = masa u gramima (jednaka molekularnoj težini) uz jednak broj molekula svaki mol prenosi jednaku količinu elektriciteta (naboj od jednog elektrona po molekuli) 1 mol može prenjeti a to je Faradayeva konstanta Tu količinu elektriciteta nazivamo farad (F), gdje je 1 F = 96489 C (Broj molekula u molu određen je Avogadrovim brojem N = 6, 022 1023)

Elektrokemijski elementi - primarni polarizacija anoda (-SO 2 ) katoda (+H 2 ) (W) izvor kao različiti materijali primarni elementi (izvori) - elektrolitička disocija - suzbijanje polarizacije (nereverzibilna) - vijek trajanja sekundarni elementi (izvori) - polarizacija (reverzibilna) stvara razliku potencijala (akumulatori) polarizacija - punjenje depolarizacija - pražnjenje

Olovni akumulatori PUNJENJE anoda Pb. SO 4 + H 2 O Pb. O 2 + 2 H 2 SO 4 anoda+katoda Pb. SO 4 +H 2 SO 4 + 2 H 2 O + Pb. SO 4 Pb. O 2 + 3 H 2 SO 4 + Pb katoda Pb. SO 4 +2 H Pb + H 2 SO 4 Pb. SO 4 U=Eo+ p. Ra prazan gustoća = 1, 1 g/cm 3 pun gustoća = 1, 285 g/cm 3

anoda Pb. O 2 + 2 H + H 2 SO 4 Pb. SO 4 + 2 H 2 O PRAŽNJENJE anoda+katoda Pb. O 2 + H 2 SO 4 + Pb 2 Pb. SO 4 + 2 H 2 O katoda Pb + SO 4 Pb. SO 4 Ipr=Eo/(R+Ra) pun gustoća = 1, 285 g/cm 3 prazan gustoća = 1, 1 g/cm 3

Alkalni akumulatori PUNJENJE anoda 2 Ni(OH)2 2 Ni(OH)3 katoda Cd(OH)2 Cd ili Fe(OH) 2 Fe anoda + katoda 2 Ni(OH)2 + KOH+Cd(OH)2 2 Ni(OH)3 + KOH + Cd ili 2 Ni(OH)2 + KOH+Fe(OH)2 2 Ni(OH)3 + KOH + Fe (Fe) U=Eo+ Ip. Ra (Fe)

PRAŽNJENJE anoda 2 Ni(OH)3 2 Ni(OH)2 katoda Cd Cd(OH)2 ili Fe Fe(OH)2 anoda + katoda 2 Ni(OH)3 + KOH + Cd 2 Ni(OH)2 + KOH + Cd(OH)2 ili 2 Ni(OH)3 + KOH + Fe 2 Ni(OH)2 + KOH + Fe(OH)2 (Fe) U=Epr- Ipr. Ra Fe Fe (OH 2) kalijeva lužina - izvor iona za provođenje struje – nema promjene gustoće

ELEKTRIČNA STRUJA KROZ VAKUUM napon na elektrone potencijalna energija kinetička izvor elektrona Q=1, 602 10 -19 C me=9, 107 10 -31 kg U=napon V brizna koju postižu elektroni v= 0, 5931 106 U 1/2 ~ 0, 6 106 U 1/2

ELEKTRIČNA STRUJA KROZ PLINOVE tlak > atmosferskog (visokotlačne žarulje, komore za prekidanje luka) tlak = atmosferskom (atmosferka pražnjenja - električni luk, korona) tlak = 10 -1 atmosferskog (neonske i fluorescentne svjetiljke) tlak = 10 -5 atmosferskog (živini usmjerivači) tlak = 10 -8 atmosferskog (vakuum, elektronske cijevi - zaostale molekule) tlak plina jedan od bitnih parametara za uvjete toka elektrona kroz plin kemijska reakcija plina na elektrode inertni plinovi tok elektrona brojni sudari električki nabijenih čestica i molekula plina atom - apsorbira, prenosi, predaje energiju uzima od drugog atoma ili predaje drugom atomu plina elektrode i stijenke uređaja (atomi) primaju i davaju energiju atom (molek. ) plina može imati i prenositi potencijalnu i kinetičku energiju svi elektroni na najnižim razinama normalno stanje energija unutar atoma potencijalna energija - uzbuđeno stanje dovođenje energije atomu - metastabilno stanje - ionizacija

vezani elektroni u višu ljusku uzbuđeno stanje (n kvanta u J) minimalna energija uzbude živina para - 7, 52 10 -19 J helij - 31, 52 10 -19 J vezani elektron natrag foton (ispuštanje energije - zračenje) područja zračenja - rendgensko, ultravioletno, vidljivo, infracrveno, NF elemag. trajanje uzbuđenog stanja ~ 10 -8 s frekvencija zračenja q. E - količina energije h - Planckova konstanta 6, 6256 10 -34 Js vezani elektron u višoj ljusci - sam ne oslobađa foton metastabilno stanje trajanje metastabilnog stanja ~ 10 -1 s prenos energije na velike udaljenosti - jedan od bitnih činilaca provođenja struje plinovima predavanje energije drugom atomu plina, elektrodi ili stijenci (granica prostora)

elektron se oslobađa atoma ionizacija pozitivni ion - masa ~ masi atoma naboj = naboj elektrona ali suprotnog predznaka slobodni elektron i pozitivni ion moguće neovisno kretanje elektično polje slobodni elektron i pozitivni ion - usmjerno i ubrzano kretanje masa u kretanju kinetička energija sudar pozitivnog iona i elektona atom normalnog stanja + energija (zagrijavanje) negativni ion - masa ~ masi atoma naboj = n naboja elektrona (inertni plinovi, živine pare) kisik veže na sebe elektrone i smanjuje vodljivost prostora vlastita energija negativnog iona << vlastita energija pozitivnog iona minimalna energija ionizacije živina para - 16, 64 10 -19 J helij - 139, 2 10 -19 J

Prostorna raspodjela potencijala plinske cijevi - pozitivni prostorni naboj u zraku pod atmosferskim tlakom (slobodni prostor) - linearno u vakuumu – udaljenost na 4/3 (zbog negativnog prostornog naboja elektrona u području katode)

Plinska trioda umetnuta rešetka kad cijev provede rešetka više ne djeluje prednaponom se određuje početak vođenja

Fluorescentne cijevi žarne niti prvo zagrijavaju prostor cijevi isparavanje žive živine pare žarne niti elektrode (izmjeničan napon > od napona paljenja) stvaranje plazme po cijeloj dužini ultravioletno zračenje uzbuđivanje premaza fluorescentni premaz vidljivo svijetli

vidljivi spektar frek. el. mag. zračenja 4· 1014 Hz (crveno) do 7, 5· 1014 Hz (ljubičasto) brzina el. mag. valova u slobodnom prostoru 3· 108 m/s elektroni samo određene razine energije u atomskoj strukturi Wq - energija dovedena elektronu (prije zračenja) u J Wp - početna energija (prije zračenja) u J Wk - konačna energija (nakon zračenja) u J h - Planckova konstanta f - frekvencija zračenja u Hz minimalna energija uzbuđivanja atoma žive - 7, 44· 10 -19 J minimalna energija uzbuđivanja atoma natrijuma - 3, 344· 10 -19 J natrijske svjetiljke bez premaza živine svjetiljke - boja svijetla ovisi o unutarnjem premazu (prah)

Rendgenske cijevi elektroni udaraju u antikatodu pod nekim kutem zbog apsorpcije njihove kinetičke energije elektromagnetsko zračenje okomito na površinu ne utječe na promjenu strukture i energije atoma frekvencija elektromagnetskog zračenja - 1018 - 1022 Hz između ultravioletnog svjetla i gama-zraka (dijelom se prekriva s oba područja)