Füüsika (elektrolüüs, Faraday I seadus) (0)

Lähte Ühisgümnaasium
ELEKTROLÜÜS , FARADAY I SEADUS ELEKTROLÜÜSI KOHTA JA ELEKTROLÜÜSI RAKENDUSNÄITED
Referaat
Koostaja : Jaanus Vaht
Juhendaja: Erich Virk
Lähte 2015
SISSEJUHATUS
Referaadis on juttu elektrolüüsist, Faraday I seadusest ning elektrolüüsi rakendusnäidetest. Elektrolüüs on levinud meetod nii keemias kui ka tööstuses. Toimuma panemiseks kasutatakse alalisvoolu. Elektrolüüs on oluline samm tööstuse, kuna sellega eraldatakse lihtained looduslikest materjalidest . Faraday I seadus on referaadis välja toodud, lisaks on elektrolüüsi rakendusnäited, mis võivad olla paljudele inimestele suureks abiks.
Referaadi lugeja saab palju uusi teadmisi. Saadakse teada, milline on Michael Faraday esimene seadus elektrolüüsi kohta ning kuidas tuleb kasuks elektrolüüs. Kus seda kasutada ja mille jaoks see on vajalik.
1.ELEKTROLÜÜS
Elektrolüüs on levinud meetod, mida kasutatakse nii keemias kui ka tööstuses. Mitte-iseenesliku reaktsiooni toimuma panemiseks kasutatakse alalisvoolu. Maakidest lihtainete eraldamiseks on kasutusele võetud elektrolüüs, mis on väga oluline samm tööstuses, lihtaineid eemaldatakse elektrolüütilise raku abil. Protsessi, kus ioonsest ainest, mis on kas sulatatud või lahustatud, toimuvad alalisvoolu läbijuhtimisel elektroodidel reaktsioonid ning koostisosad eralduvad, nimetatakse elektrolüüsiks.
Elektrolüüsi toimimiseks on vaja:

• Elektrolüüti, vabu ioone sisaldavat ainet. Ilma vabade ioonideta pole elektrilaengul kandjat ning elektrolüüsi ei toimu.
  
• Alalisvoolu allikat, millest tuleva energia abil saab ühelt poolt ioone juurde tekitada ning teiselt poolt ioonide elektrone ära võtta, muutes nad neutraalseteks aatomiteks.
  
• Kaks elektroodi, mis on füüsiliseks vahendajaks elektrolüüdi ning vooluringi vahel( elektroodid on enamasti metallidest, grafiidist või pooljuhtidest valmistatud).
  

ELEKTROLÜÜSI PROTSESS
Aatomite ja ioonide pidev vahetamine on elektrolüüsi võtmeprotsessiks. Ioonide ja aatomite pidev vahetamine tähendab seda, et ühel elektroodil antakse pidevalt lahusesse elktrone. Nii tekitatakse ioone lahuses olevatest aatomitest ning teisel elektroodil eemaldatakse lahuses olevatelt ioonidelt sama arv elektrone, tekitades juurde aatomeid. Kui tekkinud produktid on elektrolüüdist erinevas agregaatolekus, saabki neid eraldada. Näiteks keedusoola lahuse elektrolüüsi puhul on produkstid gaasilised ning tõusevad lahuse kohale, kust need siis mujale juhtida saab.
2NaCl + 2H2O – 2NaOH + H2 + Cl2
Selleks, et vabu ioone sisaldav elektrolüüd saada tuleb ioone aine panna regeerima lahustiga, milleks võib olla vesi või siis tuleb ioonset ainet sulatada.
2.FARADAY I SEADUS
Elektromagneetilise induktsiooni põhiseadus ehk Faraday-Lenzi seadus on seaduspära, mille järgi on elektromagneetilise induktsiooni elektromootorjõud võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega.
Michael Faraday oli inglise füüsik ja keemik , kes arendas elektromagnetismi teooriat ja elektrokeemiat. Ta sündis 22.septembril 1971 .aastal ja suri 25.augustil 1867.aastal. 14-aastaselt läks ta raamatuköitja õpilaseks ja huvitus õpipoisi ajal loodusteadusest. Ta pani kirja oma tähelepanekud ainete omaduste ja reaktsioonide kohta ning saatis need Humphry Davyle, kes võttis ta pärast nendega tutvumist oma assistendiks. Faraday tähtsamad avastused olid elektriga seotud: Ta leiutas elektrimootori, dünamo ja Faraday silindri. Ta oli väga hea eksperimentaator, kuid vähese matemaatilise haridusega. Ta võttis kasutusele terminid katood , anood , elektrood , ioon, elektrolüüt ja elektrolüüs.
Michael Faraday sõnastas selle seaduse 1831.aastal. Elektroodil eraldunud ainehulk on võrdeline elektrolüüti läbinud laenguga, milles m=kq. Tähis m on aine mass, tähis k on elektrokeemiline ekvivalent .
Pind, mis on kinnine ja piiratud kontuuriga läbiva magnetvoo muutumisel indutseeritakse kontuuris elektrimootorjõud :
Kus:
 on elektromotoorjõud  voltides
Φ on kontuuriga piiratud pinda läbiv magnetvoog veeberites
d tähistab selle suuruse muutust, mille ees ta asub
3.ELEKTROLÜÜSI RAKENDUSNÄITED
Elektrsolüütide vesilahustes ja sulatatud elektrolüütides on võimalik elektrolüüsi läbi viia. Sulatatud elektrolüütide elektrolüüsi toodetakse aktiivseid metalle .
Elektrolüüsi kasutatakse aktiivsete metallide tootmiseks, suurel hulgal toodetakse alumiiniumi ja magneesiumi. Teiseks kasutusalaks on galvaaniline katmine , nt nikeldamine või kroomimine, see kaitseb roostetamise eest. Kolmandaks on väheaktiivsete metallide puhastamiseks . Selle juures võib välja tuua selle, et Soomlased puhastavad vaske ja puhastusjääkidest saavad nad aastas 800 kilogrammi kulda ning sellest jätkub nende elektroonikatööstusele. Neljandaks saab elektrolüüsi abil toota naatriumhüdroksiidi ja vesinikperoksiidi. Eelkõige on elektrolüüs metallide saamise meetod, kus matallid redutseeritakse ühenditest elektrivoolu abiga. Eelkõige saadakse mitmeid leelismetalle, kuid ka teisi metalle nagu alumiinium. Katood on ühendatud vooluallika negatiivse poolusega. Seal toimub redutseerumisreaktsioon.Anood on ühendatud vooluallika positiivse poolusega. Seal toimub oksüdeerumisreaktsioon. Elektrolüüsi kasutatakse ka metallide katmisel teise metalli kihiga (kroomimine, kuldamine, hõbetamine) või hästi puhta metalli saamisel.
Naatriumi saamine elektrolüüsil katood
elektrolüüsivann
anood
sula naatriumkloriidiga
4.KOKKUVÕTE
Michael Farday sõnastas seaduse, elektroodil eraldunud ainehulk on võrdeline elektrolüüti läbinud laenguga, milles m=kq. Tähis m on aine mass, tähis k on elektrokeemiline ekvivalent. Selle seaduse lõi Michael Faraday 1831.aastal. Selleks, et elektrolüüs toimiks on vaja elektrolüüti ning vabu ioone sisaldavat ainet. Alalisvoolu allikat, millest tuleva energia abil saab ühelt poolt ioone juurde tekitada ning teiselt poolt ioonide elektrone ära võtta, muutes nad neutraalseteks aatomiteks. Kaks elektroodi, mis on füüsiliseks vahendajaks elektrolüüdi ning vooluringi vahel. Elktrolüüsi kasutatakse aktiivste metallide tootmiseks, nikeldamiseks ja kroomimiseks.
Töö autori arvates peaksid inimesed selle teemaga rohkem kursis olla, elektrolüüsi kohta teadmine tuleb igale inimese kasuks.
5.KASUTATUD KIRJANDUS
https://et.wikipedia.org/wiki/Elektrol%C3%BC%C3%BCs
http://miksike.ee/docs/elehed/8klass/reaktsioonid/8-5-18-1.html
http://www.taskutark.ee/m/elektroluus/?auth=dGFza3V0YXJr
https://www.google.ee/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0CCgQFjACahUKEwjD8riP4eXIAhWGCywKHSTWDLE&url=https%3A%2F%2Fet.wikipedia.org%2Fwiki%2FElektrokeemia&usg=AFQjCNFRYMdtbz1bQdvIlR6fpc89RzaOhg&sig2=MiS4VR4F7J89lKaru8fT-Q&bvm=bv.106130839,d.bGg