2.Электрический ток в растворах и расплавах электролитов: закон Фарадея; определение заряда одновалентного иона; технические применения элек­тролиза.

Электролиты – водные растворы солей, кислот и щелочей. Электролитическая диссоциация - процесс распад молекул электролитов на ионы при растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды. Степень диссоциации, т.е. доля молекул в растворенном веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры, концентрации раствора и диэлектрической проницаемости растворителя. С увеличением температуры степень диссоциации возрастает и, следовательно, увеличивается концентрация положительно и отрицательно заряженных ионов. Ионы разных знаков при встрече могут снова объединится в нейтральные молекулы – рекомбинировать. Носителями заряда в водных растворах или расплавах электролитов являются положительно или отрицательно заряженные ионы. Поскольку перенос заряда в водных растворах или расплавах электролитов осуществляется ионами, такую проводимость называют ионной. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов- это упорядоченное движение положительных ионов к катоду, а отрицательных ионов к аноду.

Электролизом называют процесс выделения на электроде чистого вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями.

Фарадей сформулировал закон электролиза: m = q · t.

Масса вещества, выделяющегося из электролита на электродах, оказывается тем большей, чем больший заряд прошел через электролит q, или I · t, где I – сила тока, t – время его прохождения через электролит. Коэффициент k, превращающий эту пропорциональность в равенство m =k · I · t, называется электрохимическим эквивалентом вещества.

Электролиз применяется:

1. Гальванопластика, т.е. копирование рельефных предметов.

2. Гальваностегия, т.е. нанесение на металлические изделия тонкого слоя другого металла (хром, никель, золото).

3. Очистка металлов от примесей (рафинирование металлов).

4. Электрополировка металлических изделий. При этом изделие играет роль анода в специально подобранном электролите. На микронеровностях (выступах) на поверхности изделия повышается электрический потенциал, что способствует их первоочередному растворению в электролите.

5. Получение некоторых газов (водород, хлор).

6. Получение металлов из расплавов руд. Именно так добывают алюминий.

3. Задача на применение газовых законов.

Билет 5

1. Первый закон Ньютона: инерциальная систе­ма отсчёта.

Первый закон Ньютона: существуют системы отсчета, относительно которых тело сохраняет свою скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или действия других тел компенсируют друг друга. Такие системы отсчета называются инерциальными. Таким образом, все тела, на которые не действуют другие тела, движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, а система отсчета, связанная с любым из них, является инерциальной. Первый закон Ньютона называют иногда законом инерции (инерция — явление, состоящее в том, что скорость тела остается неизменной при отсутствии внешних воздействий на тело или их компенсации).

2. Электрический ток в полупроводниках: зави­симость сопротивления полупроводников от внешних условий; собственная проводимость полупроводни­ков; донорные и акцепторные примеси; р-п-пере-ход; полупроводниковые диоды.

К полупроводникам относятся вещества, удельное сопротивление кото­рых является промежуточным между проводниками и диэлектриками. Про­водимость чистых полупроводников в отсутствие примесей называют соб­ственной проводимостью, так как она определяется свойствами самого по­лупроводника. Существует два механизма собственной проводимости — электронная и дырочная. Электронная проводимость осуществляется направленным перемеще­нием в межатомном пространстве свободных электронов, покинувших ва­лентную оболочку атома в результате нагревания полупроводника или под действием внешних полей. Дыркой называется вакантное электронное состояние в атоме, образовавшееся при возник­новении свободного электрона, обладает-положительным зарядом.. Валентный электрон соседнего атома, притягиваясь к дырке, может перескочить в нее (рекомбинировать). При этом на его прежнем месте образуется новая дырка, которая затем может аналогично переме­щаться по кристаллу.

Дырочная проводимость осуществляется при направ­ленном перемещении валентных электронов между электронными оболоч­ками соседних атомов на вакантные места (дырки).

Собственная проводи­мость полупроводников обычно невелика, так как мало число свободных зарядов.

Примеси в полупроводнике — атомы посторонних химических элемен­тов, содержащиеся в основном полупроводнике. Дозированное введение в чистый полупроводник примесей позволяет целенаправленно изменять его проводимость. Примесная проводимость — проводимость полупроводни­ков, обусловленная внесением в их кристаллическую решетку примесей. Изменяя концентрацию атомов примесей, можно значительно изменить число носителей заряда того или иного знака. Знак носителей заряда опре­деляется валентностью атомов примесей. Различают донорные и акцепторные примеси. Валентность атомов донорной примеси больше валентности основного полупроводника (например-мышьяк). Валент­ность атомов акцепторной примеси меньше валентности основного полу­проводника (пример- индий). Полупроводник с донорной примесью называют полупроводником п-типа, так как он обладает преимущественно электронной проводимо­стью.

По­лупроводник с акцепторной примесью называют полупроводником р-типа, так как дырка имеет поло­жительный заряд. В месте контакта примесных полупроводников образуется особый слой р-n - переход —контактный слой двух примесных полупроводников р- и п- типа. Характерной особенностью p-n-перехода является его односторон­няя проводимость: он пропускает ток практически только в одном направ­лении. Напряженность поля этого запирающего слоя направлена от п— к р- полупроводнику (от плюса к минусу), препятствуя дальнейшему разде­лению зарядов. Запирающий слой — двойной слой разноименных электрических заря­дов, создающий электрическое поле на переходе, препятствующее сво­бодному разделению зарядов.

Полупроводниковый диод — элемент электрической системы, содер­жащий р-п-переход и два вывода для включения в электрическую цепь.

Способность р-п-перехода пропускать ток практически только в од­ном направлении используют для преобразования (с помощью диода) переменного тока, изменяющего свое направление, в постоянный (точнее пульсирующий) ток одного направления.

Транзистор — полупроводниковый прибор с двумя р-п-переходами и тремя выводами для включения в электрическую цепь. Служит для преобразования или усиления переменного тока в эл. схемах.

Транзистор образует три тонких слоя примесных полупроводников: эмиттер, базу и коллектор. Эмиттер-источник свободных элек­тронов, изготавливают из полупроводника п-типа. База регулирует силу тока в транзисторе, представляет собой тонкий слой (толщиной порядка 10 мкм) полупроводника р-типа. Коллектор, перехватывающий поток носителей заряда, от эмиттера через базу, изготавливают из полупроводника п-типа. Транзистор используют в генераторах на транзисторах для получения Электрических колебаний высокой частоты. Полупроводники малогабаритны, поэтому они находят широкое применение в интегральных схемах, являясь их составной частью. Компьютеры, радио, телевидение, космическая связь, системы автоматики созданы на базе этих схем и могут содержать до миллиона диодов и транзисторов.