Презентация Классическая теория электропроводности металлов. (Лекция 13) онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда: Лекция 13 Тема: Классическая теория электропроводности металлов

Содержание слайда: 13.1 Классическое представление об электропроводности металлов. Экспериментальные данные

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: 13.2. Вывод законов Ома и Джоуля – Ленца в классической теории электронной проводимости металлов

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Эта теория не может, например, объяснить, почему молярная теплоемкость металлов, также как и молярная теплоемкость диэлектрических кристаллов, равна 3R (закон Дюлонга и Пти.) Эта теория не может, например, объяснить, почему молярная теплоемкость металлов, также как и молярная теплоемкость диэлектрических кристаллов, равна 3R (закон Дюлонга и Пти.) Классическая электронная теория не может также объяснить температурную зависимость удельного сопротивления металлов: Теория дает в то время как из эксперимента получается зависимость ρ ~ T. 3. Однако наиболее ярким примером расхождения теории и опытов является сверхпроводимость.

Содержание слайда: 13.3. Сверхпроводимость

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Лекция 14. ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ ПРОВОДНИКОВ. КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦАХ ПРОВОДНИКОВ 14.1. Эмиссия электронов из проводников 14.1.1. Термоэлектронная эмиссия 14.1.2. Холодная и взрывная эмиссия 14.1.3. Фотоэлектронная эмиссия 14.2. Контактные явления на границе раздела двух проводников

Содержание слайда: 14.1. Эмиссия электронов из проводников Электрон свободен только в границах металла. Как только он пытается перейти границу «металл – вакуум», возникает кулоновская сила притяжения между электроном и образовавшимся на поверхности избыточным положительным зарядом

Содержание слайда:

Содержание слайда: Скачки потенциала на границе металла показаны на рисунке Скачки потенциала на границе металла показаны на рисунке

Содержание слайда: Для того, чтобы покинуть металл, электрон должен преодолеть потенциальный барьер и совершить работу Для того, чтобы покинуть металл, электрон должен преодолеть потенциальный барьер и совершить работу (14.1.1) Эту работу называют работой выхода электрона из металла. Для ее совершения электрону необходимо сообщить достаточную энергию

Содержание слайда: 14.1.1. Термоэлектронная эмиссия Величина работы выхода зависит от химической природы вещества, от его термодинамического состояния и от состояния поверхности раздела. Если энергия, достаточная для совершения работы выхода, сообщается электронам путем нагревания, то процесс выхода электронов из металла называют термоэлектронной эмиссией.

Содержание слайда: Явление испускания электронов нагретыми телами (эмиттерами) в вакуум называется термоэлектронной эмиссией. Явление испускания электронов нагретыми телами (эмиттерами) в вакуум называется термоэлектронной эмиссией.

Содержание слайда: Нагрев необходим для того, чтобы энергии теплового движения электрона было достаточно для преодоления сил кулоновского притяжения между отрицательно заряженным электроном и индуцируемым им на поверхности металла положительным зарядом при удалении с поверхности. Кроме того, при достаточно высокой температуре над поверхностью металла создается отрицательно заряженное электронное облако, препятствующее выходу электрона с поверхности металла в вакуум. Нагрев необходим для того, чтобы энергии теплового движения электрона было достаточно для преодоления сил кулоновского притяжения между отрицательно заряженным электроном и индуцируемым им на поверхности металла положительным зарядом при удалении с поверхности. Кроме того, при достаточно высокой температуре над поверхностью металла создается отрицательно заряженное электронное облако, препятствующее выходу электрона с поверхности металла в вакуум.

Содержание слайда: Явление термоэлектронной эмиссии открыто в 1883 г. знаменитым американским изобретателем Эдисоном. Явление термоэлектронной эмиссии открыто в 1883 г. знаменитым американским изобретателем Эдисоном. Это явление наблюдалось им в вакуумной лампе с двумя электродами – анодом, имеющим положительный потенциал, и катодом с отрицательным потенциалом. Катодом лампы может служить нить из тугоплавкого металла (вольфрам, молибден, тантал и др.), нагреваемая электрическим током. Такая лампа называется вакуумным диодом.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Если катод холодный, то ток в цепи катод – анод практически отсутствует. Если катод холодный, то ток в цепи катод – анод практически отсутствует. При повышении температуры катода в цепи катод – анод появляется электрический ток, который тем больше, чем выше температура катода. При постоянной температуре катода ток в цепи катод – анод возрастает с повышением разности потенциалов U между катодом и анодом и выходит к некоторому стационарному значению, называемому током насыщения Iн. При этом все термоэлектроны, испускаемые катодом, достигают анода. Величина тока анода не пропорциональна U, и поэтому для вакуумного диода закон Ома не выполняется.

Содержание слайда: На рисунке показаны схема вакуумного диода и вольт-амперные характеристики (ВАХ) Ia(Ua) На рисунке показаны схема вакуумного диода и вольт-амперные характеристики (ВАХ) Ia(Ua) Uз– задерживающее напряжение при котором I = 0 Iн – ток насыщения, при котором все электроны, испускаемые катодом достигают анода

Содержание слайда: 14.1.2. Холодная и взрывная эмиссия Электронную эмиссию, вызываемую действием сил электрического поля на свободные электроны в металле, называют холодной или автоэлектронной эмиссией. Для этого должна быть достаточной напряженность поля и должно выполняться условие (6.1.2) здесь d – толщина двойного электрического слоя на границе раздела сред.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Напряженность электрического поля на поверхности острия с радиусом кривизны r и потенциалом U относительно анода равна Напряженность электрического поля на поверхности острия с радиусом кривизны r и потенциалом U относительно анода равна

Содержание слайда: При и При и что приводит к появлению слабого тока, обусловленного автоэлектронной эмиссией с поверхности катода. Сила эмиссионного тока быстро нарастает с повышением разности потенциалов U. Катод специально не разогревается, поэтому эмиссия и называется холодной. Закон Чайльда - Ленгмюра

Содержание слайда: Плотность тока АЭЭ равна Плотность тока АЭЭ равна где – коэффициент пропорциональности, определяемый геометрией и материалом катода. Проще говоря, закон Чайльда-Ленгмюра показывает, что плотность тока пропорциональна (закон трех вторых).

Содержание слайда:

Содержание слайда: Взрывная электронная эмиссия (ВЭЭ). Взрывная электронная эмиссия (ВЭЭ). При плотности тока 108 А/см2 и большой концентрации энергии 104 Джм–1 микроострия начинают взрываться и разрушаться. Инициируется качественно иной вид эмиссии, обусловленный взрывом микроострий на катоде. Ток электронов, на порядки превосходит начальный ток ААЭ – наблюдается взрывная электронная эмиссия (ВЭЭ). ВЭЭ была открыта и изучена в Томском политехническом институте в 1966 г. коллективом сотрудников под руководством Г.А. Месяца.

Содержание слайда: ВЭЭ – это единственный вид электронной эмиссии, позволяющий получить потоки электронов мощностью до 10 13 Вт с плотностью тока до 109 А/см2. ВЭЭ – это единственный вид электронной эмиссии, позволяющий получить потоки электронов мощностью до 10 13 Вт с плотностью тока до 109 А/см2. Ток ВЭЭ необычен по структуре. Он состоит из отдельных порций электронов 1011  1012 штук, имеющих характер электронных лавин, получивших название эктонов (начальные буквы «explosive centre»). Время образования лавин 109  108 с.

Содержание слайда: Появление электронов в эктоне вызвано быстрым перегревом микроучастков катода и является, по существу, разновидностью термоэлектронной эмиссии. Появление электронов в эктоне вызвано быстрым перегревом микроучастков катода и является, по существу, разновидностью термоэлектронной эмиссии. Прекращение эмиссии электронов в эктоне обусловлено охлаждением зоны эмиссии за счет теплопроводности, уменьшения плотности тока, испарения атомов.

Содержание слайда: Существование эктона проявляется в образовании кратера на поверхности катода. Существование эктона проявляется в образовании кратера на поверхности катода. Взрывная эмиссия электронов и эктоны играют фундаментальную роль в вакуумных искрах и дугах, в разрядах низкого давления, в сжатых и высокопрочных газах, в микропромежутках, т.е. там, где в наличии есть электрическое поле высокой напряженности на поверхности катода.

Содержание слайда: Явление взрывной электронной эмиссии послужило основой для создания импульсных электрофизических установок, таких как сильноточные ускорители электронов, мощные импульсные и рентгеновские устройства, мощные релятивистские сверхвысокочастотные генераторы. Явление взрывной электронной эмиссии послужило основой для создания импульсных электрофизических установок, таких как сильноточные ускорители электронов, мощные импульсные и рентгеновские устройства, мощные релятивистские сверхвысокочастотные генераторы. Например, импульсные ускорители электронов имеют мощность 1013 Вт и более при длительности импульсов 1010  106 с, токе электронов 106 А и энергии электронов 104  107 эВ. Такие пучки широко используются для исследований в физике плазмы, радиационной физике и химии, для накачки газовых лазеров и пр.

Содержание слайда: 14.1.3. Фотоэлектронная эмиссия Фотоэлектронная эмиссия (фотоэффект) заключается в «выбивании» электронов из металла при действии на него электромагнитного излучения.

Содержание слайда: Схема установки для исследования фотоэффекта и ВАХ аналогичны термоэмиссии. Здесь, вместо разогрева катода, на него направляют поток фотонов или - квантов. Схема установки для исследования фотоэффекта и ВАХ аналогичны термоэмиссии. Здесь, вместо разогрева катода, на него направляют поток фотонов или - квантов.

Содержание слайда: В физических приборах, регистрирующих – излучение, используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Схема прибора приведена на рисунке. В физических приборах, регистрирующих – излучение, используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Схема прибора приведена на рисунке.

Содержание слайда: В ФЭУ используют два эмиссионных эффекта: фотоэффект и вторичную электронную эмиссию, которая заключается в выбивании электронов из металла при бомбардировке последнего другими электронами. В ФЭУ используют два эмиссионных эффекта: фотоэффект и вторичную электронную эмиссию, которая заключается в выбивании электронов из металла при бомбардировке последнего другими электронами. Электроны выбиваются светом из фотокатода (ФК). Ускоряясь между ФК и первым эмиттером (КС1), они приобретают энергию, достаточную, чтобы выбить большее число электронов из следующего эмиттера.

Содержание слайда: Умножение электронов происходит за счет увеличения их числа при последовательном прохождении разности потенциалов между соседними эмиттерами. Умножение электронов происходит за счет увеличения их числа при последовательном прохождении разности потенциалов между соседними эмиттерами. Последний электрод называют коллектором. Регистрируют ток между последним эмиттером и коллектором. Таким образом, ФЭУ служит усилителем тока, а последний пропорционален излучению, попадающему на фотокатод, что и используют для оценки радиоактивности.

Содержание слайда: 14.2. Контактные явления на границе раздела двух проводников Как показывает опыт, на контакте двух различных металлов образуется двойной электрический слой и соответствующая разность потенциалов:

Содержание слайда: Появление двойного электрического слоя обусловлено различием работ выхода электронов из металлов. Появление двойного электрического слоя обусловлено различием работ выхода электронов из металлов. Чем она больше, тем меньше вероятность перехода электронами границы раздела. Поэтому со стороны металла с большей работой выхода накапливается отрицательный заряд, а с противоположной – положительный.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Законы Вольты Законы Вольты 1. На контакте двух разных металлов возникает разность потенциалов, которая зависит от химической природы и от температуры спаев. 2. Разность потенциалов на концах последовательно соединенных проводников не зависит от промежуточных проводников и равна разности потенциалов, возникающей при соединении крайних проводников при той же температуре (закон последовательных контактов Вольта).

Содержание слайда:

Содержание слайда: Результаты эксперимента можно объяснить с позиции классической электронной теории. Результаты эксперимента можно объяснить с позиции классической электронной теории. Если принять, что потенциал за пределами металла равен нулю, то энергия электрона внутри металла с потенциалом φi определится выражением (14.2.1)

Содержание слайда: При соединении двух разных металлов с работами выхода и При соединении двух разных металлов с работами выхода и возникает избыточный переход электронов из второго металла в первый, так как

Содержание слайда: В результате концентрация электронов n1 в металле 1 увеличивается, по сравнению с n2, что порождает обратный избыточный поток электронного газа за счет диффузии, противоположный потоку, обусловленному разностью работ выхода.

Содержание слайда: Установившуюся разность потенциалов можно найти из выражения: Установившуюся разность потенциалов можно найти из выражения: Явление возникновения контактной разности потенциалов и ее зависимость от температуры называют прямым термоэлектрическим эффектом или эффектом Зеебека.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Схема термопары состоящей из спая двух разных металлов 1 и 2, показана на рисунке. Схема термопары состоящей из спая двух разных металлов 1 и 2, показана на рисунке. На концах термопары возникает термоЭДС : (14.2.2) где Тг – температура горячего спая и Тx – температура холодного спая.

Содержание слайда: Таким образом – термоЭДС термопары: Таким образом – термоЭДС термопары: – постоянная термопары:

Содержание слайда: Эффектом Пельтье Эффектом Пельтье обратный термоэлектрический эффект. Он заключается в том, что при пропускании тока через термопару, ее спай поглощает или выделяет тепло в зависимости от направления тока. Количество поглощенного тепла пропорционально плотности тока. (6.2.4) где П12 – коэффициент Пельтье, зависящий от материала контактирующих металлов.

Содержание слайда: ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОПАР

Содержание слайда: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Термопары относятся к классу термоэлектрических преобразователей, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру (Т1 не равно Т2), то в цепи протекает электрический ток.

Содержание слайда:    Таким образом, термопара может образовывать устройство, использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры.    Таким образом, термопара может образовывать устройство, использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. В сочетании с электроизмерительным прибором термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор или электронную измерительную систему подключают либо к концам термоэлектродов (рис. 2,а), либо в разрыв одного из них (рис. 2,б).

Содержание слайда:

Содержание слайда: В местах подключения проводников термопары к измерительной системе возникают дополнительные термоЭДС. В местах подключения проводников термопары к измерительной системе возникают дополнительные термоЭДС. В результате их действия на вход измерительной системы фактически поступает сумма сигналов от рабочей термопары и от «термопар», возникших в местах подключения. Существуют различные способы избежать этого эффекта. Самым очевидным из них является поддержание температуры холодного спая постоянной.

Содержание слайда: Основные параметры термопар промышленного типа

Содержание слайда: ЗАВИСИМОСТЬ ЭДС

Содержание слайда: ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ Отечественная промышленность выпускает электронные термометры для измерения температуры контактным способом. Так, например, одно из отечественных предприятий наладило производство серии измерителей температуры, каждый из которых состоит из электронного блока и набора сменных датчиков температуры, представляющих собой стандартные хромель-алюмелевые термопары (тип К)

Содержание слайда: ВНЕШНИЙ ВИД Миниатюрный и контактный термометр

Содержание слайда: ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ Надежность конструкции датчика, возможность работы в широком диапазоне температур, дешевизна, простота, удобство монтажа, возможность измерения локальной температуры, малая инерционность.

Содержание слайда: ПРИМЕНЕНИЕ Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля.

Содержание слайда: Электрический ток в полупроводниках Качественное отличие полупроводников от металлов. Электронно-дырочный механизм проводимости чистых беспримесных полупроводников. Электронная и дырочная проводимость примесных полупроводников. Донорные и акцепторные примеси. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый диод. Транзистор.

Содержание слайда: К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.), огромное количество сплавов и химических соединений. К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.), огромное количество сплавов и химических соединений. Почти все неорганические вещества окружающего нас мира – полупроводники. Самым распространенным в природе полупроводником является кремний, составляющий около 30 % земной коры.

Содержание слайда: Качественное отличие полупроводников от металлов проявляется прежде всего в зависимости удельного сопротивления от температуры. Качественное отличие полупроводников от металлов проявляется прежде всего в зависимости удельного сопротивления от температуры.

Содержание слайда: Зонная модель электронно-дырочной проводимости полупроводников При образовании твердых тел возможна ситуация, когда энергетическая зона, возникшая из энергетических уровней валентных электронов исходных атомов, оказывается полностью заполненной электронами, а ближайшие, доступные для заполнения электронами энергетические уровни отделены от валентной зоны промежутком неразрешенных энергетических состояний – так называемой запрещенной зоной.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Дырочная проводимость возникает, когда в кристалл германия введены трехвалентные атомы (например, атомы индия, In). Дырочная проводимость возникает, когда в кристалл германия введены трехвалентные атомы (например, атомы индия, In).

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Электронно-дырочный переход. В современной электронной технике полупроводниковые приборы играют исключительную роль. За последние три десятилетия они почти полностью вытеснили электровакуумные приборы. В любом полупроводниковом приборе имеется один или несколько электронно-дырочных переходов. Электронно-дырочный переход (или n–p-переход) – это область контакта двух полупроводников с разными типами проводимости.

Содержание слайда: Электронно-дырочный переход. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу

Содержание слайда: Способность n–p-перехода пропускать ток практически только в одном направлении используется в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами. Способность n–p-перехода пропускать ток практически только в одном направлении используется в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами. Полупроводниковые диоды изготавливаются из кристаллов кремния или германия. При их изготовлении в кристалл c каким-либо типом проводимости вплавляют примесь, обеспечивающую другой тип проводимости.

Содержание слайда: Типичная вольт - амперная характеристика кремниевого диода Типичная вольт - амперная характеристика кремниевого диода

Содержание слайда: Электронно-дырочный переход. Транзистор Полупроводниковые приборы не с одним, а с двумя n–p-переходами называются транзисторами. Транзисторы бывают двух типов: p–n–p-транзисторы и n–p–n-транзисторы.

Содержание слайда: Электронно-дырочный переход. Транзистор В транзисторе n–p–n-типа основная германиевая пластинка обладает проводимостью p-типа, а созданные на ней две области – проводимостью n-типа. В транзисторе p – n – p – типа всё наоборот. Пластинку транзистора называют базой (Б), одну из областей с противоположным типом проводимости – коллектором (К), а вторую – эмиттером (Э).

Содержание слайда:

Содержание слайда: Электронно-дырочный переход. Транзистор

Содержание слайда: Сверхпроводимость Существует одно явление, механизм которого оказалось возможным объяснить лишь в рамках квантовой теории. В 1908 г. голландскому физику Г. Камерлинг-Оннесу удалось получить жидкий гелий с температурой кипения 4,44 К. Метод получения жидкого гелия оказался очень сложным и малоэффективным, и в течение долгого времени лишь лаборатория Камерлинг-Оннеса в Лейдине производила жидкий гелий.

Содержание слайда:

Содержание слайда: В 1957 г. Дж. Бардином, Л. Купером, Дж. Шрифером дано квантово-механическое объяснение природы сверхпроводимости (теория БКШ). В 1957 г. Дж. Бардином, Л. Купером, Дж. Шрифером дано квантово-механическое объяснение природы сверхпроводимости (теория БКШ). Было показано, что хотя между электронами действуют силы кулоновского отталкивания, тем не менее в твердых телах при температуре перехода в сверхпроводящее состояние Тс – критической температуре, между электронами начинают действовать силы притяжения, обусловленные обменом фононами между электронами.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Электрический ток в электролитах Электролиты. Носители зарядов в электролитах. Электролиз. Электролитическая диссоциация. Закон Фарадея для электролиза. Объединенный закон Фарадея для электролиза.

Содержание слайда: Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы.

Содержание слайда: Основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований. Основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований. Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением веществ на электродах. Это явление получило название электролиза.

Содержание слайда: Электролиз Это совокупность процессов, протекающих в растворе или расплаве электролита, при пропускании через него электрического тока. Электролиз является одним из важнейших направлений в электрохимии

Содержание слайда: Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

Содержание слайда: Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М. Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе: Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит: m = kQ = kIt. Величину k называют электрохимическим эквивалентом.

Содержание слайда: Так как заряд иона равен произведению валентности вещества n на элементарный заряд e (q0 = ne), то выражение для электрохимического эквивалента k можно записать в виде : Так как заряд иона равен произведению валентности вещества n на элементарный заряд e (q0 = ne), то выражение для электрохимического эквивалента k можно записать в виде : F = eNA – постоянная Фарадея. F = eNA = 96485 Кл / моль.

Содержание слайда: Постоянная Фарадея численно равна заряду, который необходимо пропустить через электролит для выделения на электроде одного моля одновалентного вещества. Постоянная Фарадея численно равна заряду, который необходимо пропустить через электролит для выделения на электроде одного моля одновалентного вещества. Объединенный закон Фарадея для электролиза приобретает вид:

Содержание слайда: * Электролитические процессы *классифицируются следующим образом: * Электролитические процессы *классифицируются следующим образом: получение неорганических веществ(водорода, кислорода, хлора, щелочей и т.д.) получение металлов(литий, натрий, калий, бериллий, магний, цинк, алюминий, медь и т.д.) очистка металлов(медь, серебро,…) получение металлических сплавов получение гальванических покрытий обработка поверхностей металлов(азотирование, борирование, электрополировка, очистка) получение органических веществ электродиализ и обессоливание воды нанесение пленок при помощи электрофореза

Содержание слайда: Практическое применение электролиза Электрохимические процессы широко применяются в различных областях современной техники, в аналитической химии, биохимии и т. д. В химической промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи, хлораты и перхлораты, надсерную кислоту и персульфаты, химически чистые водород и кислород и т. д. При этом одни вещества получают путем восстановления на катоде (альдегиды, парааминофенол и др.), другие электроокислением на аноде (хлораты, перхлораты, перманганат калия и др.). Электролиз в гидрометаллургии является одной из стадий переработки металлсодержащего сырья, обеспечивающей получение товарных металлов. Электролиз может осуществляться с растворимыми анодами - процесс электрорафинирования или с нерастворимыми - процесс электроэкстракции. Главной задачей при электрорафинировании металлов является обеспечения необходимой чистоты катодного металла при приемлемых энергетических расходах.

Содержание слайда: В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металлов из руд и их очистки. Электролизом расплавленных сред получают алюминий, магний, титан, цирконий, уран, бериллий и др. В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металлов из руд и их очистки. Электролизом расплавленных сред получают алюминий, магний, титан, цирконий, уран, бериллий и др. Для рафинирования (очистки) металла электролизом из него отливают пластины и помещают их в качестве анодов в электролизер. При пропускании тока металл, подлежащий очистке, подвергается анодному растворению, т. е. переходит в раствор в виде катионов. Затем эти катионы металла разряжаются на катоде, благодаря чему образуется компактный осадок уже чистого металла. Примеси, находящиеся в аноде, либо остаются нерастворимыми, либо переходят в электролит и удаляются.

Содержание слайда: Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника подразделяется на гальваностегию и гальванопластику. Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника подразделяется на гальваностегию и гальванопластику. Гальваностегия (от греч. покрывать) – это электроосаждение на поверхность металла другого металла, который прочно связывается (сцепляется) с покрываемым металлом (предметом), служащим катодом электролизера. Перед покрытием изделия необходимо его поверхность тщательно очистить (обезжирить и протравить), в противном случае металл будет осаждаться неравномерно, а кроме того, сцепление (связь) металла покрытия с поверхностью изделия будет непрочной. Способом гальваностегии можно покрыть деталь тонким слоем золота или серебра, хрома или никеля. С помощью электролиза можно наносить тончайшие металлические покрытия на различных металлических поверхностях. При таком способе нанесения покрытий, деталь используют в качестве катода, помещенного в раствор соли того металла, покрытие из которого необходимо получить. В качестве анода используется пластинка из того же металла.

Содержание слайда: Гальванопластика – получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительно значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами. Гальванопластика – получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительно значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами. С помощью гальванопластики изготовляют бюсты, статуи и т. д. Гальванопластика используется для нанесения сравнительно толстых металлических покрытий на другие металлы (например, образование "накладного" слоя никеля, серебра, золота и т. д.).

Содержание слайда: Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях: Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях: получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование); электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка); электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.); очистка воды – удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной); электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.).

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: