.................Akude laadimine 8 ...............................................................................Aku laetavuse test 9.................................................................................Akude omadused 9..................................................................................Akude mahtuvus 10.............................................................................Leclanché element 10........................................................................Galvaanielemendid 11..........................................................................Volta element 12........................................................................Kütuseelement 14...............................................................Kasutatud kirjandus 2 AKUD Akud on elektriseadmed, mis on ette nähtud elektrienergia salvestamiseks selle hilisema kasutamise eesmärgil
ümbritseva keskkonna toimel. Looduses: atmosfäär, vesi, vee ja atmosfääri liikumine. Tehiskeskkonnas: teised materjalid, kemikaalide lahused, gaasilised ained, aurud, temperatuud ja mehaanilised mõjutused. Metallid hävinevad üldjuhul elektrokeemilise korrosiooni tõttu. Korrosioonil asetleidvad protsessid: tehnikas kasutatavad metallid sisaldavad reegline nt teisi metalle ja elektrolüüdi lahusega kokku puutudes tekivad galvaanielemendid neist metallidest, aktiivsema metalli pinnalt lähevad lahusesse selle metalli ioonid ja metall hävib: Cu-Fe: Fe 2e- Fe2- , Cu: 2H+ + 2e- H2 ; Al-Fe: Al-3e- Al3+ , Fe: 2H+ + 2e- H2 Korrosiooni klassifikatsioon: a) keemiline korrosioon materjal reageerib mingi keskkonnas oleva ainega: toimub kõrgetel temperatuuridel reageerivate gaaside ja aurudega ilma elektrolüüdi osavõtuta;
Diood Diood on koostisosa, mis juhib elektrivoolu ainult ühes suunas. Vastupidises suunas diood elektrivoolu ei juhi. Transistor Transistor on koostis osa mille abil saab võimendada elektrisignaale. Kui transistori baasile anda väike voolutugevus, siis kollektorilt pääseb emitterile suur voolutugevus. Keemilised vooluallikad Keemiline vooluallikas elektrienergia allikas, mis muudab aktiivainete keemislise energia vahetult elektrienergiaks. Vooluallikaid liigitatakse Galvaanielemendid ühekordselt kasutatavad Akud korduv kasutatav Nimipinge uue elemendi klemmipinge teatud kindla koormusvoolu korral sisetakistus elemendi takistus, mida on avaldatud elemendi elektroodi ja elektrolüüt teda läbivale voolule. mahtuvus elektrihulk erienergia elemendi mahtuvus ja pinge korrutis mahuühiku kohta säilimiskestus säilimiskuupäev 2. Alalisvoolu korral voolutugevus ja suund ajas ei muutu. 3
Sel juhul muundatakse keemiline energia vahetult elektrienergiaks. Niisuguseid keemilisi vooluallikaid nimetatakse elektrokeemilisteks elementideks. (Ahmetov, 1974:198) Keemiliste vooluallikate tähtsaimad iseloomustussuurused on elektromotoorjõud (tekitab ja säilitab suletud vooluringis elektrivoolu (ENE 2, 1987:525)), tööpinge, mahutavus (vooluallikast saadav elektrihulk) ja tööiga. Keemilised vooluallikad jagatakse kahte suurde liiki: ühekordse kasutusega (galvaanielemendid) ja mitmekordse kasutusega (akumulaatorid ehk akud). On olemas ka kütuseelemendid, mida võib käsitleda galvaanielementide erijuhtumina. (Timotheus, 1999:259) 1.1. Galvaanielemendid Galvaanielemendid on keemilised vooluallikad, milles on elektrienergia saamiseks võimalik ainult ühekordne elektrokeemiliselt aktiivsete ainete kasutamine, sest nende ainete läbireageerimise järel muutub galvaanielement vooluallikana kasutamiskõlbmatuks. (Karik, Palm, Past, 1981:209) Tänapäeval on
Sel juhul muundatakse keemiline energia vahetult elektrienergiaks. Niisuguseid keemilisi vooluallikaid nimetatakse elektrokeemilisteks elementideks. (Ahmetov, 1974:198) Keemiliste vooluallikate tähtsaimad iseloomustussuurused on elektromotoorjõud (tekitab ja säilitab suletud vooluringis elektrivoolu (ENE 2, 1987:525)), tööpinge, mahutavus (vooluallikast saadav elektrihulk) ja tööiga. Keemilised vooluallikad jagatakse kahte suurde liiki: ühekordse kasutusega (galvaanielemendid) ja mitmekordse kasutusega (akumulaatorid ehk akud). On olemas ka kütuseelemendid, mida võib käsitleda galvaanielementide erijuhtumina. (Timotheus, 1999:259) 1.1. Galvaanielemendid Galvaanielemendid on keemilised vooluallikad, milles on elektrienergia saamiseks võimalik ainult ühekordne elektrokeemiliselt aktiivsete ainete kasutamine, sest nende ainete läbireageerimise järel muutub galvaanielement vooluallikana kasutamiskõlbmatuks. (Karik, Palm, Past, 1981:209) Tänapäeval on
keemilist aktiivsust: 1. Mida negatiivsem on antud metalli standardpotentsiaal, seda aktiivsem on ta keemiliselt ning seda tugevamad on tema taandavad omadused. 2. Iga metall trjub pingereas temale järgnevad metallid nende soolade vesilahustest välja. 3. Metallid, mille standardpotentsiaal on negatiivne, trjuvad lahjendatud hapetest välja gaasilises ve.. Keemilised vooluallikad: Keemilised vooluallikad on galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Akuks nimetatakse korduvat laadimist ja tühjenemist võimaldavat galvaanielementi. Galvaanielemendid. Galvaanielemendiks nimetatakse seadeldist, milles keemilise reaktsiooni energia muudetakse elektrienergiaks. Element koosneb kahest vastavasse elektrolüüdilahusesse paigutatud elektroodist, mis on omavahel ühendatud metalljuhtmega, elektrolüüdilahused aga on ühendatud elektrolüüdisillaga. Üheks näiteks võib olla
Elektrienergia saamiseks kulutatakse elektrokeemiliselt aktiivseid aineid aineid, mis astuvad redoksreaktsioonidesse elektroodidel, liites või loovutades seejuures elektrone. Keemiliste vooluallikate tähtsaimad iseloomustussuurused on elektromotoorjõu, tööpinge, mahutavus (vooluallikast saadav elektrihulk) ja tööiga. Nad jagunevad 3 rühma: galvaanielementideks, akudeks ja kütuselementideks, kuigi kahel viimasel on sarnasusi galvaanielementidega. Galvaanelemendid Galvaanielemendid on keemilised vooluallikad, milles on elektrienergia saamiseks võimalik ainult ühekordne elektrokeemiliselt aktiivsete ainete kasutamine, sest nende ainete läbireageerimise järel muutub galvaanielement vooluallikana kasutamiskõlbmatuks.Tänapäeval on galvaanielementidest kasutusel põhiliselt kuivelemendid, milles elektrolüüt on pasta kujul. kuivelemente kasutatakse patareidena taskulapmides, raadiotes, elektronkellades ja mujal. kuivelemendid on mõeldud ühekordseks kasutamiseks
Omavahel ühendatud metalljuhtmega. Lahused ühendatud elektrolüüdisillaga. Galvaanielemendis on pingereas eespool asuv metall anoodiks ja tagapool asub katoodiks. Gibbsi energia muut määrab reaktsiooni toimumise suuna/spontaansuse. Kui pole tegu standardtingimustega, tuleb arvestada elektroodipotentsiaalide ja vastavalt elektromotoorjõu sõltuvust temperatuurist ja kontsentratsioonidest. Keemilised vooluallikad praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustavad : Suur erimahtuvus ( toodetava energiahulga ja massi/ruumala suhe ) Elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel Madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) ja hea säilivus. Elektrolüüs redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis. Kasutatakse mitmete ainete ( Li, Na, Al) tootmisel , pinnakatete valmistamisel (galvaanika),
Elektrolüüdiks on ammooniumkloriidi või mõne muu kloriidi vesilahus, mis on kuivelementides paksendatud tärklisega. Leclanché elementide algpinge on 1,4...1,6 V ja lõpppinge, millel säilib töövõime, on 0,7...0,9 V. Leclanché element on odavaim, hõlpsasti säilitatav ja transporditav, ei nõua erihooldust ning elemendid on alati töövalmid vooluallikana. Neid kasutatakse raadioaparatuuri ja autonoomselt töötavate mõõtmisjaamade toiteks. Galvaanielemendid Galvaanielemendid on keemilised vooluallikad, milles on elektrienergia saamiseks võimalik ainult ühekordne elektrokeemiliselt aktiivsete ainete kasutamine, sest nende ainete läbireageerimise järel muutub galvaanielement vooluallikana kasutamiskõlbmatuks. Tänapäeval on galvaanielementidest kasutusel põhiliselt kuivelemendid, milles elektrolüüt (keemiline ühend, mis juhib elektrit, lagunedes ise selle toimel (VSL, 1983:168)) on pasta kujul.
Keemilised vooluallikad Alalisvoolu saamiseks kasutatakse sageli keemilisi vooluallikaid. Need koosnevad positiivsest ja negatiivsest elektroodist ning elektroodide vahet täitvast elektrolüüdist ning muundavad keemilise energia vahetult elektrienergiaks. Keemilised vooluallikad on: a) ühekordselt kasutatavad - galvaanielemendid ja kuivelemendid b) korduvalt kasutatavad akumulaatorid Keemiliste vooluallikate tunnussuurusteks on: 1)nimipinge voltides (V) 2)mahtuvus ampertundides (Ah) elektrihulk, mida värske element on võimeline andma kindlatel tühjendustingimustel. 3)säilimisaeg ajavahemik, mille lõpul on toatemperatuuril säilitatud allikas alles veel kindel osa (nt. 90 %) mahtuvusest. Säilitamise piiraeg on elemendile märgitud. Kütuseelement Kütuseelemendi tööpõhimõtte avastas juba 1839
· Fotoelektrilised- fotoelementides ja päikesepatareides valgusenergia muundub elektrienergiaks; · Termoelektrilised- termoelementides, termo- ja termoemis- sioongeneraatorites soojusenergia muun- dub elektrienergiaks; · Elektrimehaanilised- turbo- ja hüdrogeneraatorites aga samuti väikese võimsusega auto- ja jalgrattagene-raatorites mehaaniline energia muundub elektrienergiaks. 9. Milles seisneb erinevus galvaanielemendi ja aku vahel? Galvaanielemendid- ühekordselt kasutatavad, s.t. neist saab tarbida voolu kas pidevalt või vaheaegadega ühekordselt; peale tühjenemist neid ei ole võimalik laadida. Akud- korduvalt kasutatavad, s.t. peale tühjenemist võib neid laadida elektrivooluga ja seejärel korduvalt kasutada voolu tarbimiseks. 10. Mis on aku mahtuvus? Akumulaatori võime salvestada elektrienergiat. Aku mahtuvust mõõdetakse laengu suurusega, mida võib anda laetud aku tühjenemisel. 11. Mis on ampertund?
· Fotoelektrilised- fotoelementides ja päikesepatareides valgusenergia muundub elektrienergiaks; · Termoelektrilised- termoelementides, termo- ja termoemis- sioongeneraatorites soojusenergia muun- dub elektrienergiaks; · Elektrimehaanilised- turbo- ja hüdrogeneraatorites aga samuti väikese võimsusega auto- ja jalgrattagene-raatorites mehaaniline energia muundub elektrienergiaks. 9. Milles seisneb erinevus galvaanielemendi ja aku vahel? Galvaanielemendid- ühekordselt kasutatavad, s.t. neist saab tarbida voolu kas pidevalt või vaheaegadega ühekordselt; peale tühjenemist neid ei ole võimalik laadida. Akud- korduvalt kasutatavad, s.t. peale tühjenemist võib neid laadida elektrivooluga ja seejärel korduvalt kasutada voolu tarbimiseks. 10. Mis on aku mahtuvus? Akumulaatori võime salvestada elektrienergiat. Aku mahtuvust mõõdetakse laengu suurusega, mida võib anda laetud aku tühjenemisel. 11. Mis on ampertund?
Mida positiivsem on standardpotensiaal, seda tugevam oksüdeeruja see aine on. Mida negatiivsem on standardpotensiaal, seda tugevam redutseeruja see aine on. 12. Mis on korrosioon? Kuidas selle vastu võidelda? Korrosioon on mittetahtlik metallide oksüdeerumine. Selle vastu võideldakse: metalli katmine värvi või anaktiivse metalliga ja katoodkaitsega, kus metall on ühenduses aktiivsema metalliga, mis ise oksüdeerub. 13. Keemilised vooluallikad. On praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektri saamisel. Head vooluallikat iseloomustab: Suur erimahtuvus(laengu suurus vooluallika massi või ruumala kohta), Elektromotoorjõu konstantsus vooluallika tühjenemisel, hea säilivus, madal sisetakistus(võimaldab saada tugevat voolu). Aku kohta käib veel maksimaalne tühjenemis ja laadimistsüklite arv ning väike isetühjenemine). 14. Elektrolüüs. Elektrolüüs on redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas
Gibbsi energia muut määrab reaktsiooni toimumise suuna/spontaansuse. Juhul, kui ei ole tegemist standardtingimustega, tuleb arvestada elektroodipotentsiaalide ja vastavalt elektromotoorjõu sõltuvust temperatuurist ja kontsentratsioonidest. Standardpotentsiaalide kasvu järjekorras paigutatud metallelektroodid moodustavad metallide pingerea. Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustab: - suur erimahtuvus (toodetava energiahulga ja massi või ruumala suhe) - elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel - madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) - hea säilivus Keemilised vooluallikad _ Kui tegemist on akuga (korduvat laadimist ja tühjendamist võimaldava galvaanielemendiga), siis on olulised veel: - maksimaalne laadimis- ja tühjendamiskordade arv
Sellisel põhimõttel töötavad galvaani- e. primaarelemendid. Neis toimub keemilise energia pöördumatu muutumine elektrienergiaks. Juhul, kui voolu juhtimisel tagasi sellisesse süsteemi on võimalik keemilist protsessi tagasi pöörata on tegemist akudega e. sekundaarelementidega. Akudes toimub sel juhul nende laadimine e. elektrienergia salvestamine keemilise energiana. 12016299631367.doc 5/8 © H. Eljas Galvaanielemendid ja akud liigitatakse vastavalt neis kasutatud materjalidele. Keemilised vooluallikad Primaarelemendid Akud Süsi-Zn Zn/õhk Leelis- Ag O2 Hg Li Pb NiCd NiMH Primaarelementidest ja akudest valmistatakse patareisid. Laiatarbe kasutuses on laiemalt levinud elemendid ja patareid:
elektrivoolu. Sel juhul muundatakse keemiline energia vahetult elektrienergiaks. Niisuguseid keemilisi vooluallikaid nimetatakse elektrokeemilisteks elementideks. Keemiliste vooluallikate tähtsaimad iseloomustussuurused on elektromotoorjõud (tekitab ja säilitab suletud vooluringis, tööpinge, mahutavus (vooluallikast saadav elektrihulk) ja tööiga. Keemilised vooluallikad jagatakse kahte suurde liiki: ühekordse kasutusega (galvaanielemendid) ja mitmekordse kasutusega (akumulaatorid ehk akud). On olemas ka kütuseelemendid, mida võib käsitleda galvaanielementide erijuhtumina. 12. Metallide saamine ühenditest, elektrolüüs, korrosioon Metallide saamine ühenditest Vähesed metallid looduses ehedalt. Enamik metalle saadakse maakidest metalli ühend mingi teise elemendiga. Fe O pruun ja punane rauamaak, 2 3
bioloogilist või erosioonset hävinemist ümbritseva keskkonna toimel. Looduses: atmosfäär, vesi. Tehiskeskkonnas: teised materjalid, kemikaalide lahused, gaasilised ained, aurud, temperatuuri ja mehaanilised mõjutused. Metallid hävinevad üldjuhul elektrokeemilise korrosiooni tõttu. Korrosioonil asetleidvad protsessid: tehnikas kasutavad metallid sisaldavad reeglina näiteks teisi metalle ja elektrolüüdi lahusega kokku puutudes tekivad galvaanielemendid neist metallidest, aktiivsema metalli pinnalt lähevad lahusesse selle metalli ioonid ja metall hävib. Näited: Cu-Fe: Fe - 2e - -> Fe2+; Cu:2H+ + 2e- ->H2; Al-Fe: Al - 3e- ->Al3+ ; Fe: 2H+ + 2e- ->H2 Korrosiooni klassifikatsioon: keemiline korrosioon - toimub kuivades gaasides ja mitteelektrolüütsetes vedelikes (naftasaadused), kusjuures metallid reageerivad otseselt agressiivsete komponentidega või oksüdeerijatega: 2Mg + O2 2MgO; elektrokeemiline korrosioon -
vahe ehk pinge allika klemmidel pinge on enne. Väike parandus. Tegelikult me ei tea kumb oli enne. Kõik oleneb kuidas asja vaadata. (Maril oli see küss ja tuli välja niimoodi) 7. Nimetage seadmeid ja protsesse, mis toimivad ainult alalisvooluga? Alalisvoolu kasutatakse transpordis (alalisvoolumootorid), galvaanikas, keevitamisel, elektroonikas, elektrilisel modelleerimisel jm. Alalisvooluallikad: galvaanielemendid, alalisvoolugeneraatorid, akud, kütuseelemendid, aatomipatareid, kütuseelemendid, alaldid. 8. Nimetage seadmeid ja protsesse, mis toimivad ainult vahelduvvooluga? Vahelduvvoolumootorid (mis on kusjuures odavamad kui alalisvoolumootorid) Pool, kondensaator Nimetage seadmeid ja protsesse, mis toimivad ainult kolmefaasilise vahelduvvooluga? Kolmefaasiline generaator 9. Nimetage seadmeid ja protsesse, mis toimivad nii alalis- kui vahelduvvooluga?
Erinevalt elektrivoolust metallides, kus laengukandjateks on elektronid (elektron- juhtivus), on elektrol¨uu¨tide lahuses laengukandjateks ioonid (ioonjuhtivus). YKI0020 Keemia alused Toomas Tamm 2011 S 2011/2012 18. Elektrokeemia 15 Keemilised vooluallikad Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustab: · suur erimahtuvus (toodetava energiahulga ja massi v~oi ruumala suhe) · nullvoolupotentsiaali (klemmipinge) konstantsus vooluallika t¨uhjenemisel · madal sisetakistus (v~oimaldab saada tugevat voolu) · hea s¨ailivus Kui tegemist on akuga (korduvat laadimist ja t¨uhjendamist v~oimaldava gal- vaanielemendiga), siis on olulised veel: · maksimaalne laadimis- ja t¨uhjendamiskordade arv · v¨aike iset¨uhjenemine
(aluseline) · tugeva happe ja nõrga aluse sool: Me -soola katioon Me + 2H2O = MeOH + H20, pH < 7 (happeline) · nõrga aluse ja nõrga happe sool: Me + A + H2O = HA + MeOH, pH = 7 (neutraalne kk). Vee mööduva kareduse määramine (HCO 3) hulk mõõdan pipetiga 100 cm3 vett, lisan 3-4 tilka Mo ja tiitrin 0,1 M soolhappega kuni lahus muutub punaseks. Arvutan valemi järgi mööduva kareduse V1 * 1000 *CM1 / 2 * Vvesi = mmol/l 35. Volta ja Jacobi galvaanielemendid: · Volta GE 2 elektroodi samas elektrolüüdi lahuses. Töötab niikaua kui tsink elektrood on lahustunud. Eletronid liiguvad mööda anoodi (Zn) katoodile(Cu) Zn=Zn 2- + 2e ja 2H- + 2e=H2 · Daniel Jacobi GE kaks elektroodi eri elektrolüüdi lahustes. Koosneb CuSO4 lahusesse sukeldatud Cu (katood) elektroodist ja ZnSO4 lahusesse sukeldatud Zn (anood) elektroodist. Zn 2e=Zn2- ja Cu-2 + 2e = Cu 36. Tänapäeva galvaani elemendid
3 ÜK = 1,2 + 1,8 = 3 mmol/dm Ca2+ + 2HCO3 CaCO3 + CO2 + H2O VH2O = 5000 dm3 [Mg2+ + 2HCO3 Mg(OH)2 + 2CO2 kui katlakivi koostiseks on Mg(OH)2] MCaCO3 = 100 g/mol nH2O = 3 * 12 000 = 36 000 mmol = 36 mol MCa = 40 g/mol mH2O = 36 * 40,08 = 1442,88 g mCaCO3 = 1442,88 * 100 / 40,08 = 3607,2 g 37. Kuidas töötavad Volta ja Jacobi galvaanielemendid (skeem ja toimuvad reaktsioonid) ? Kuidas viiakse läbi elektrokeemilist poleerimist (skeem ja orienteeruvad tehnoloogilised parameetrid) ning alumiiniumi ja titaani elektrokeemilist oksüdeerimist ? Kuidas töötavad Volta ja Jacobi galvaanielemendid: Galvaanielemendid on seadmed, milles keemiline energia muudetakse elektrienergiaks. Põhiliselt jagunevad galvaani elemendid (GE): 1)Volta galvaanielement (1799) kaks elektroodi samas elektrolüüdi lahuses
Erijuhtivus- on eritakistuse pöördväärtus. 10. Ekvivalentjuhtivus - Lahuse ekvivalentjuhtivuseks nimetatakse sellise lahusekihi juhtivust, mis sisaldab 1 g-ekvivalendi elektrolüüti ja asub elektroodide vahel, mille vahekaugus on 1 m. Ekvivalentjuhtivuse ühikuks on S m2/ g-ekv ja ta avaldub valemiga = k/1000n III. Ülekandearvud teatavat liiki ioonide poolt edasikantav suhteline energia hulk. 18. Galvaanielemendi elektromotoorjõu ja elektroodipotentsiaalide määramine 1. Galvaanielemendid - Galvaanielement ehk element on Luigi Galvani järgi nime saanud elektrivoolu allikas, mis muudab keemilise energia vahetult elektrienergiaks. Esimese galvaanielemendi ehitas 1799. aastal Luigi Galvani katsetest lähtuvalt Alessandro Volta.Galvaanielement on ühekordse kasutusega, erinevalt akust ei saa seda uuesti laadida.Galvaanielement koosneb
Kemikaalide tootmine: KmnO4; HclO4; H2O2; Cl2. 10 Keemia ja materjaliõpetus Metalli rafineerimine: ehk metallide puhastamine - see meetod põhineb met ja lisandite elektrokeem potentsiaali erinevusel. Võtame nt CuSO4 = elektroIüüt, puhastamata Cu = anood, puhastatud Cu =katood. Galvaanielemendid on seadmed, milles keemiline energia muudetakse elektri-energiaks ehk keemil reakts tulemusena saadakse elektrivoolu. Galv katete valmistamine: so metallikihi sadestamine eseme pinnale elektrolüüsi teel. Kaetav ese aset katoodina elektrolüüsi vanni, milles on kattemet sisaldav elektrolüüdilahus. Anoodiks on harilikult kattematerjalist plaat. Kui elektrolüüti läheb vool, sadestub esemele metallikiht Det poleerimine: viimistlustöötlemine sileda pinna saamiseks
Milleks kasutatakse elektrokeemilisi protsesse? Elektrokeemia on keemia haru, mis tegeleb spontaansete reaktsioonide arvel elektrivoolu saamisega, elektrivoolu toimel mittespontaansete reaktsioonide läbiviimisega ja kõige sellega seonduvaga. Elektrokeemilised meetodid võimaldavad elektriliste mõõtmiste põhjal jälgida keemilise reaktsiooni kulgu või ioonide kontsentratsioone lahustes. 24. Keemilised vooluallikad. Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. 25. Elektrolüüs. Elektrolüüs ongi redoksreaktsiooni läbiviimine elektrivoolu toimel spontaansele vastassuunas. redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses võisulas elektrolüüdis elektroodide pinnal elektrivoolu toimel, kus elektrienergia muundub keemiliseks energiaks! elektrokeemiline reaktsioon alalisvoolu mõjul, mis reeglina viib aine lagunemisele. Elektrolüüsi kasutamine:
bioloogilist või erosioonset hävinemist ümbritseva keskkonna toimel. Looduses: atmosfäär, vesi, vee ja atmosfääri liikumine. Tehiskeskkonnas: teised materjalid, kemikaalide lahused, gaasilised ained, aurud, temp. ja mehaanilised mõjutused. Metallid hävinevad üldjuhul elektrokeemilise korrosiooni tõttu. Korrosioonil asetleidvad protsessid: tehnikas kasutatavad metallid sisaldavad reeglina näiteks teisi metalle ja elektrolüüdi lahusega kokku puutudes tekivad galvaanielemendid neist metallidest, aktiivsema metalli pinnalt lähevad lahusesse selle metalli ioonid ja metall hävib. Näited: Cu-Fe: Fe - 2e- -> Fe2+; Cu:2H+ + 2e- ->H2; Al- Fe: Al - 3e- ->Al3+ ; Fe: 2H+ + 2e- ->H2. Korrosiooni klassifikatsioon: a)keemiline materjal reag. mingi keskkonnas oleva ainega. Metalli korral: toimub kõrgetel temp-l reageerimisell gaaside ja aurudega ilma elektrolüüdi osavõtuta; erand: metalli korros kosmoses- temp abs 0°
käigu aeglustamiseks võrgupinge kadumisel. Pinge kestvamal kadumisel lülitub automaatselt tööle diiselmootor 2, lülitatakse sisse sidur 6 ning lahutatakse sidur 7. Diiselmootori käivitumise ajal tarbijate toide ei katke. Sünkroonmootori asemel võib kasutada ka asünkroonmootorit. Pöörlevate agregaatide puudusteks on müra ja vibratsioon. Tänapäeval kasutatakse enamikus staatilisi pidevtoite agregaate (akud, galvaanielemendid). 1 3 6 5 7 2 8 4 Joon 3.8. katkematu toite staatilise agregaadi skeem
Pinge on enne, sest pinge tekitab voolu. Näiteks pinge läbi minemisel takistist peale takisti läbimist saab arvutada voolu. I = U / R (Pinge kutsub esile elektrivoolu) 7. Nimeta seadmeid ja protsesse, mis toimivad ainult alalisvooluga? Käekell, arvuti, kalkulaator, taskulamp, alalisvoolumootorid, alalisvoolugeneraator, hõõglambid, termotakistid, operatsioonvõimendi, elektriring, troll, tramm, elektrokeemia ja galvaanika elemendid. Toiteks vajavad alalisvooluallikaid galvaanielemendid, akud ning alaldid. 8. Nimeta seadmeid ja protsesse, mis toimivad ainult vahelduvvooluga? Trafo, kondensaator, vahelduvvoolugeneraator, vahelduvvoolumootor, asünkroonmootor, elektritööriistad, raadio ja televisioonitehnika, föön, veekeetja, videomakk. (vahelduvvool on perioodiliselt oma suurust ning suunda muutev vool) 9. Nimeta seadmeid ja protsesse, mis toimivad nii alalisvoolu kui ka vahelduvvooluga? Elektrimootor, lambipirn, poolperioodalaldi, täisperioodalaldi. 10
-i nihet selle tasakaalupot.-iga võrreldes. Polarisatsioon on tingitud elektroodiprotsess mingi staadiumi aeglasest kulgemisest, mille tulemusena emj. langeb. Positiivne elektrood muutub negatiivsemaks ja vastupidi. Elektrokeemiline korrosioon on põhiline asetleidev korrosioon, mis seisneb nii mikro - kui makrogalvaanielementide moodustumises pinnale. See leiab aset elektrolüüdi lahuse või sula elektrolüüdi osavõtul. Moodustuvad galvaanielemendid, milles hävib anoodiks olev aktiivsem metall ja/või selle ümbrus. Ühelausega – metalli hävinemine metalli ja elektrolüüdilahuse kokkupuutepinnal kulgevate elektrokeemiliste reaktsioonide – anoodi- ja katoodiprotsesside – tagajärjel. Anoodiprotsessis metall lahustub või muundub tahkeks korrosioonisaaduseks. Tavalisimad katoodiprotsessid on vesiniku eraldumine ja lahustunud hapniku redutseerumine. 27
saamisega, elektrivoolu toimel mittespontaansete reaktsioonide labiviimisega ja koige sellega seonduvaga. Elektrokeemilised meetodid voimaldavad elektriliste mootmiste pohjal jalgida keemilise reaktsiooni kulgu voi ioonide kontsentratsioone lahustes. 57. Keemilised vooluallikad. Keemiline vooluallikas on seade, milles elektrokeemilises reaktsioonis vabanev energia muundub vahetult elektrienergiaks. Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustab: - suur erimahtuvus (toodetava energiahulga ja massi või ruumala suhe) - elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel - madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) - hea säilivus. Kui tegemist on akuga (korduvat laadimist ja tühjendamist võimaldava galvaanielemendiga), siis on olulised veel: - maksimaalne laadimis- ja tühjendamiskordade arv - väike isetühjenemine
Milleks kasutatakse elektrokeemilisi protsesse? Elektrokeemia on keemia haru, mis tegeleb spontaansete reaktsioonide arvel elektrivoolu saamisega, elektrivoolu toimel mittespontaansete reaktsioonide läbiviimisega ja kõige sellega seonduvaga. Elektrokeemilised meetodid võimaldavad elektriliste mõõtmiste põhjal jälgida keemilise reaktsiooni kulgu või ioonide kontsentratsioone lahustes. 57. Keemilised vooluallikad. Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. •Head vooluallikat iseloomustab: - suur erimahtuvus (toodetava energiahulga ja massi või ruumala suhe) - elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel - madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) - hea säilivus Keemiliste vooluallikate jaotus: galvaanielement (patarei), akud, kütuseelement Kõikide puhul elektrienergia saadakse keemilise reaktsiooni käigus
HCO3 sisaldus 1,8 mmol dm3, 5 m3-st veest, kui katlakivi koostiseks võtta CaCO3? a. Hüdrolüüsuvad omavahel tugevate aluste ja nõrkade hapete ning nõrkade hapete ja tugevate aluste soolad. b. Mööduvat e. karbonaatset karedust määratakse CO32 ja HCO3 ioonide summaarse sisalduse põhjal ning arvutatakse ümber tahkes olekus mitteeksisteeriva Ca(HCO3)2 sisalduseks. 31. Kuidas töötavad Volta ja Jacobi galvaanielemendid (skeem ja toimuvad reaktsioonid)? Kuidas viiakse läbi elektrokeemilist poleerimist (skeem ja orienteeruvad tehnoloogilised parameetrid) ning alumiiniumi ja titaani elektrokeemilist oksüdeerimist? a. Volta galvaanielement koosneb kahest elektroodist (tsink ja vask), mis on ühendatud juhtmetega. Elektronid liiguvad tsingilt vasele, kusjuures vase pinnale tekib vesiniku kiht. Voolu saab kuni tsink elektrood on täielikult hävinud
Elektrokeemia tegeleb spontaansete reaktsioonide arvel elektrivoolu saamisega, elektrivoolu toimel mittespontaansete reaktsioonide läbiviimisega ja kõige sellega seonduvaga. Elektrokeemilised meetodid võimaldavad elektriliste mõõtmiste põhjal jälgida keemilise reaktsiooni kulgu või ioonide kontsentratsioone lahustes. 57. Keemilised vooluallikad. Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustab: Suur erimahtuvus (toodetava energiahulga ja massi või ruumala suhe) Elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel Madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) Hea säilivus Kui tegemist on akuga (korduvat laadimist ja tühjendamist võimaldava
U2 R2 = R1 U U 2 0,7 R2 = 4700 = 291 12 0,7 Valida tuleb 300 takisti. 1.15 Keemilised vooluallikad Alalisvoolu saamiseks kasutatakse sageli keemilisi vooluallikaid. Need koosnevad positiivsest ja negatiivsest elektroodist ning elektroodide vahet täitvast elektrolüüdist ning muundavad keemilise energia vahetult elektrienergiaks. Keemilised vooluallikad on · ühekordselt kasutatavad galvaanielemendid kuivelemendid · korduvalt kasutatavad akud (akumulaatorid) Keemiliste vooluallikate tunnussuurusteks on · nimipinge voltides (V) uue elemendi klemmipinge · mahtuvus ampertundides (Ah) elektrihulk, mida värske element on võimeline andma kindlatel tühjendustingimustel 26 · säilimisaeg ajavahemik, mille lõpul on toatemperatuuril säilitatud allikal alles veel
U2 R2 = R1 U U 2 0,7 R2 = 4700 = 291 12 0,7 Valida tuleb 300 takisti. 1.15 Keemilised vooluallikad Alalisvoolu saamiseks kasutatakse sageli keemilisi vooluallikaid. Need koosnevad positiivsest ja negatiivsest elektroodist ning elektroodide vahet täitvast elektrolüüdist ning muundavad keemilise energia vahetult elektrienergiaks. Keemilised vooluallikad on · ühekordselt kasutatavad galvaanielemendid kuivelemendid · korduvalt kasutatavad akud (akumulaatorid) Keemiliste vooluallikate tunnussuurusteks on · nimipinge voltides (V) uue elemendi klemmipinge · mahtuvus ampertundides (Ah) elektrihulk, mida värske element on võimeline andma kindlatel tühjendustingimustel 26 · säilimisaeg ajavahemik, mille lõpul on toatemperatuuril säilitatud allikal alles veel
U2 R2 = R1 U U 2 0,7 R2 = 4700 = 291 12 0,7 Valida tuleb 300 takisti. 1.15 Keemilised vooluallikad Alalisvoolu saamiseks kasutatakse sageli keemilisi vooluallikaid. Need koosnevad positiivsest ja negatiivsest elektroodist ning elektroodide vahet täitvast elektrolüüdist ning muundavad keemilise energia vahetult elektrienergiaks. Keemilised vooluallikad on · ühekordselt kasutatavad galvaanielemendid kuivelemendid · korduvalt kasutatavad akud (akumulaatorid) Keemiliste vooluallikate tunnussuurusteks on · nimipinge voltides (V) uue elemendi klemmipinge · mahtuvus ampertundides (Ah) elektrihulk, mida värske element on võimeline andma kindlatel tühjendustingimustel 26 · säilimisaeg ajavahemik, mille lõpul on toatemperatuuril säilitatud allikal alles veel
materjalide keemilist, elektrokeemilist, bioloogilist või erosioonset hävinemist ümbritseva keskkonna toimel. Looduses: atmosfäär, vesi, vee ja atmosf liikumine. Tehiskeskkonnas: teised materj-d, kemikaalide lahused, gaasil ained, aurud, temp ja mehaanil mõjutused. Metallid hävinevad üldjuhul elektrokeemilise korrosiooni tõttu. Korrosioonil asetleidvad protsessid: tehnikas kasutavad metallid sisaldavad reeglina näiteks teisi metalle ja elektrolüüdi lahusega kokku puutudes tekivad galvaanielemendid neist metallidest, aktiivsema metalli pinnalt lähevad lahusesse selle metalli ioonid ja metall hävib. Näited: Cu-Fe: Fe - 2e - -> Fe2+; Cu:2H+ + 2e- ->H2; Al-Fe: Al - 3e- ->Al3+ ; Fe: 2H+ + 2e- ->H2 Korrosiooni klassifikats: a)keemiline materj reag mingi keskkonnas oleva ainega; met korral: toimub kõrgetel temp-l reag-l gaaside ja aurudega ilma elektrolüüdi osavõtuta; erand: met korros kosmoses-temp abs 0 ° lähedal (korrodeerivaks
Elektrokeemia on keemia haru, mis tegeleb spontaansete reaktsioonide arvel elektrivoolu saamisega, elektrivoolu toimel mittespontaansete reaktsioonide läbiviimisega ja kõige sellega seonduvaga. Elektrokeemilised meetodid võimaldavad elektriliste mõõtmiste põhjal jälgida keemilise reaktsiooni kulgu või ioonide kontsentratsioone lahustes. 57. Keemilised vooluallikad. Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustab: suur erimahtuvus (toodetava energiahulga ja massi või ruumala suhe) elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) hea säilivus Kui tegemist on akuga (korduvat laadimist ja tühjendamist võimaldava galvaanielemendiga), siis on olulised veel: maksimaalne laadimis- ja tühjendamiskordade arv
Raud korrodeerub tugevate hapete lahuses sama skeemi järgi kui tsink õhuhapniku juuresolekul lahustes võib korrosioon toimuda teisiti: ANOODIL: 2Fe=2Fe2+ + 4 e-; KATOODIL: O2+2H2O+4e-=¤OH-; SUMMAARNE: 2Fe+O2+H2O=2Fe(OH)2 (rooste) Tekkinud Fe(OH)2 oksüdeerub lahustunud hapniku toimel ja tekib RAUAROOSTE, milles on qFeO*pFe2O3*rH2O Tehnikas kasutatavad metallid sisaldavad lisanditena teisi metalle ja elektrolüüdiga kokkupuutes tekkivad pidevalt töötavad galvaanielemendid, mille töötamisel lähevad aktiivsema metalli ioonid lahusesse ja metall hävib Vaatame nt tinutatud raudpleki elektrolüütilist korrosiooni: kui tinakiht on terve, käitub raudplekk nii, nagu oleks ta tinast. Tinakihi vigastuse puhul algab elektrokeemiline korrosioon. Elektrolüüdi lahuseks on metalli pinnale adsorbeerunud veekelme, mis sisaldab vesinikhüdroksiidi ja vesinikkarbonaadi ioone. Fe aktiivsema elemendina on anioodiks ja tema pinnalt lahkuvad elektronid.
Grafiidi kristallid on väga anisotroopsete omadustega. Näiteks elektrijuhtivus piki kihte on suur nagu metallidel, risti kihte aga sadu kordi väiksem (nagu pooljuhtidel). Polükristalse grafiidi juhtivus on vahepealne. Grafiiti kasutatakse väga laialdaselt tänu tema keemilisele passiivsusele kõrgete temperatuurideni mitteoksüdeerivas (hapnikuvabas) keskkonnas. Kasutusalad: kütteelemendid, elektroodid, valuvormid, keemilised reaktorid, tiiglid ja konteinerid, takistid, galvaanielemendid, õhupuhastites jne. Kolmas modifikatsioon on 1985.a avastatud nn fullereenid. Need on sfäärilised moodustised 60-st C aatomist, mida võib nimetada ka molekuliks (joon 8-12). Materjal kristalliseerub nii, et need fullereenid moodustavad PTK võre. Materjal on dielektrik, kuid sobivate lisandite sisseviimisel võib saada pooljuhi või elektri juhi. Nanotoru. Siin moodustab C aatomite kiht (grafiidi üksikkiht) nanomõõtmetes toru läbimõõt kuni 100 nm.
Grafiidi kristallid on väga anisotroopsete omadustega. Näiteks elektrijuhtivus piki kihte on suur nagu metallidel, risti kihte aga sadu kordi väiksem (nagu pooljuhtidel). Polükristalse grafiidi juhtivus on vahepealne. Grafiiti kasutatakse väga laialdaselt tänu tema keemilisele passiivsusele kõrgete temperatuurideni mitteoksüdeerivas (hapnikuvabas) keskkonnas. Kasutusalad: kütteelemendid, elektroodid, valuvormid, keemilised reaktorid, tiiglid ja konteinerid, takistid, galvaanielemendid, õhupuhastites jne. Kolmas modifikatsioon on 1985.a avastatud nn fullereenid. Need on sfäärilised moodustised 60-st C aatomist, mida võib nimetada ka molekuliks (joon 8-12). Materjal kristalliseerub nii, et need fullereenid moodustavad PTK võre. Materjal on dielektrik, kuid sobivate lisandite sisseviimisel võib saada pooljuhi või elektri juhi. Nanotoru. Siin moodustab C aatomite kiht (grafiidi üksikkiht) nanomõõtmetes toru läbimõõt kuni 100 nm.
Grafiidi kristallid on väga anisotroopsete omadustega. Näiteks elektrijuhtivus piki kihte on suur nagu metallidel, risti kihte aga sadu kordi väiksem (nagu pooljuhtidel). Polükristalse grafiidi juhtivus on vahepealne. Grafiiti kasutatakse väga laialdaselt tänu tema keemilisele passiivsusele kõrgete temperatuurideni mitteoksüdeerivas (hapnikuvabas) keskkonnas. Kasutusalad: kütteelemendid, elektroodid, valuvormid, keemilised reaktorid, tiiglid ja konteinerid, takistid, galvaanielemendid, õhupuhastites jne. Kolmas modifikatsioon on 1985.a avastatud nn fullereenid. Need on sfäärilised moodustised 60-st C aatomist, mida võib nimetada ka molekuliks (joon 8-12). Materjal kristalliseerub nii, et need fullereenid moodustavad PTK võre. Materjal on dielektrik, kuid sobivate lisandite sisseviimisel võib saada pooljuhi või elektri juhi.Mingil määral sarnase struktuuriga on süsiniku nanotorud, mis on viimase aja avastus (joon 8-13). Siin moodustab C aatomite kiht
Grafiidi kristallid on väga anisotroopsete omadustega. Näiteks elektrijuhtivus piki kihte on suur nagu metallidel, risti kihte aga sadu kordi väiksem (nagu pooljuhtidel). Polükristalse grafiidi juhtivus on vahepealne. Grafiiti kasutatakse väga laialdaselt tänu tema keemilisele passiivsusele kõrgete temperatuurideni mitteoksüdeerivas (hapnikuvabas) keskkonnas. Kasutusalad: kütteelemendid, elektroodid, valuvormid, keemilised reaktorid, tiiglid ja konteinerid, takistid, galvaanielemendid, õhupuhastites jne. Kolmas modifikatsioon on 1985.a avastatud nn fullereenid. Need on sfäärilised moodustised 60-st C aatomist, mida võib nimetada ka molekuliks (joon 12-12). Materjal kristalliseerub nii, et need fullereenid moodustavad PTK võre. Materjal on dielektrik, kuid sobivate lisandite sisseviimisel võib saada pooljuhi või elektri juhi. Mingil määral sarnase struktuuriga on süsiniku nanotorud, mis on viimase aja avastus (joon 12-13)
tootmisest omab 4-10 nm oksiidikihti, seda suurendatakse tehislikult 1000-2000 korda. Selleks kasutatakse kahte tehnoloogiat: 1) tekitatakse alumiiniumi pinnale oksiidi kiht, misjärel viiakse detail värvaine lahusesse, kus Al-oksiid adsorbeerib värvaine oma pinnale. 2) värvaine sisaldub juba elektrolüüdi lahuses ja värvikiht saadakse kohe, kuid värvide valik on eelmisest väiksem. 32. Akumulaatorid on seadmed elektrienergia kogumiseks ja saamiseks (sisuliselt Daniell-Jacobi galvaanielemendid). Keemiline energia muudetakse elektrienergiaks ja milles ladustatakse energiat. Akumulaatorid jaotatakse plii- ehk happeakudeks ja raud-nikkel- ehk leelisakudeks. . Pliiaku: Elektroodidel moodustub PbSO4. Elektrolüüdiks on väävelhappelahus. PbO+H2SO4PbSO4+H2 O. Laadimine: +plaat: PbSO4 +2ePb+SO42 ;-plaat: PbSO4 + 2H2 O 2e PbO2 + 4H+ + SO42- .Happe kontsentratsioon tõuseb (vt 4H+). Laadimisel moodustub galvaanielement (-) H2SO4 Ja (+)PbO2
elektroodipotentsiaalide ja vastavalt elektromotoorjõu sõltuvust temperatuurist ja kontsentratsioonidest. Kontsentratsiooni ja temperatuuri mõju redokspotentsiaalile Standardolekust erinevatel tingimustel saab oksüdeerija ja redutseerija redokspotentsiaali E (NB! kummalegi eraldi) leida järgmisest valemist (täpsetes arvutustes asendatakse kontsentratsioonid aktiivsustega): Keemilised vooluallikad Keemilised vooluallikad on praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustab: · suur erimahtuvus (toodetava energiahulga ja massi või ruumala suhe) · elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel · madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) · hea säilivus Kui tegemist on akuga (korduvat laadimist ja tühjenemist võimaldava galvaanielemendiga), siis on olulised veel: · maksimaalne laadimis- ja tühjenemiskordade arv · väike isetühjenemine
U2 R2 = R1 U U 2 0,7 R2 = 4700 = 291 12 0,7 Valida tuleb 300 takisti. 1.15 Keemilised vooluallikad Alalisvoolu saamiseks kasutatakse sageli keemilisi vooluallikaid. Need koosnevad positiivsest ja negatiivsest elektroodist ning elektroodide vahet täitvast elektrolüüdist ning muundavad keemilise energia vahetult elektrienergiaks. Keemilised vooluallikad on · ühekordselt kasutatavad galvaanielemendid kuivelemendid · korduvalt kasutatavad akud (akumulaatorid) Keemiliste vooluallikate tunnussuurusteks on · nimipinge voltides (V) uue elemendi klemmipinge · mahtuvus ampertundides (Ah) elektrihulk, mida värske element on võimeline andma kindlatel tühjendustingimustel 26 · säilimisaeg ajavahemik, mille lõpul on toatemperatuuril säilitatud allikal alles veel
annaabi.ee 
