Как отличается электропроводность металлов и электролитов


4 Как отличается по своей природе электропроводность металлов и электролитов?... решение задачи

Тема: Растворение. Растворы. Реакции ионного обмена и окислительно-восстановительные реакции (35. Электролитическая диссоциация)
Условие задачи полностью выглядит так:
4 Как отличается по своей природе электропроводность металлов и электролитов?
Решение задачи:

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц — переносчиков заряда. В металлах — это электроны (отрицательный заряд), а в растворах электролитов — ионы (отрицательный и положительный заряды).


Задача из главы Растворение. Растворы. Реакции ионного обмена и окислительно-восстановительные реакции по предмету Химия из задачника Химия 8, Габриелян (8 класс)

Если к данной задачи нет решения - не переживайте. Наши администраторы стараются дополнять сайт решениями для тех задач и упражнения где это требуется и которые не даны в решебниках и сборниках с ГДЗ. Попробуйте зайти позже. Вероятно, вы найдете то, что искали :)

% PDF-1.4 % 724 0 объект > endobj xref 724 132 0000000016 00000 н. 0000005569 00000 н. 0000006148 00000 п. 0000006857 00000 н. 0000007157 00000 н. 0000007305 00000 н. 0000007465 00000 н. 0000007613 00000 н. 0000007775 00000 н. 0000007924 00000 н. 0000008086 00000 н. 0000008234 00000 н. 0000008396 00000 н. 0000008544 00000 н. 0000008706 00000 н. 0000008854 00000 н. 0000009015 00000 н. 0000009164 00000 п. 0000009325 00000 н. 0000009473 00000 н. 0000009635 00000 н. 0000009781 00000 п. 0000009943 00000 н. 0000010091 00000 п. 0000010253 00000 п. 0000010400 00000 п. 0000010562 00000 п. 0000010710 00000 п. 0000010872 00000 п. 0000011020 00000 п. 0000011182 00000 п. 0000011330 00000 п. 0000011493 00000 п. 0000011641 00000 п. 0000011804 00000 п. 0000011952 00000 п. 0000012114 00000 п. 0000012262 00000 п. 0000012424 00000 п. 0000012572 00000 п. 0000012875 00000 п. 0000013023 00000 п. 0000013186 00000 п. 0000013334 00000 п. 0000013497 00000 п. 0000013643 00000 п. 0000013806 00000 п. 0000013954 00000 п. 0000014116 00000 п. 0000014264 00000 п. 0000014426 00000 п. 0000014574 00000 п. 0000014736 00000 п. 0000014884 00000 п. 0000015046 00000 п. 0000015194 00000 п. 0000015356 00000 п. 0000015505 00000 п. 0000015667 00000 п. 0000015815 00000 п. 0000015977 00000 п. 0000016126 00000 п. 0000016288 00000 п. 0000016436 00000 п. 0000016599 00000 п. 0000016747 00000 п. 0000016910 00000 п. 0000017058 00000 п. 0000017220 00000 н. 0000017368 00000 п. 0000017530 00000 п. 0000017678 00000 п. 0000017840 00000 п. 0000017987 00000 п. 0000018149 00000 п. 0000018296 00000 п. 0000018458 00000 п. 0000018605 00000 п. 0000018767 00000 п. 0000018914 00000 п. 0000020110 00000 п. 0000021301 00000 п. 0000021338 00000 п. 0000021441 00000 п. 0000021919 00000 п. 0000026184 00000 п. 0000026856 00000 п. 0000027065 00000 п. 0000033317 00000 п. 0000034488 00000 п. 0000035116 00000 п. 0000035332 00000 п. 0000036848 00000 н. 0000038166 00000 п. 0000039362 00000 п. 0000040342 00000 п. 0000040556 00000 п. 0000041063 00000 п. 0000044161 00000 п. 0000044374 00000 п. 0000044960 00000 п. 0000046264 00000 н. 0000047424 00000 п. 0000047643 00000 п. 0000048592 00000 п. 0000049712 00000 п. 0000050990 00000 н. 0000052301 00000 п. 0000053293 00000 п. 0000055962 00000 п. 0000061943 00000 п. 0000069219 00000 п. 0000069274 00000 п. 0000069311 00000 п. 0000071999 00000 п. 0000072071 00000 п. 0000072295 00000 п. 0000072501 00000 п. 0000072611 00000 п. 0000072770 00000 п. 0000072937 00000 п. 0000073106 00000 п. 0000073253 00000 п. 0000073424 00000 п. 0000073565 00000 п. 0000073776 00000 п. 0000073969 00000 п. 0000074144 00000 п. 0000074327 00000 п. 0000074507 00000 п. 0000074659 00000 п. 0000002936 00000 н. трейлер ] / Назад 1589332 > > startxref 0 %% EOF 855 0 объект > поток h ެ WyTSW a1, TM

.

Электропроводность элементов и других материалов

  • Проводники - это материалы со слабо прикрепленными валентными электронами - электроны могут свободно дрейфовать между атомами
  • Изоляторы имеют структуры, в которых электроны связаны с атомами ионными или ковалентными связями - ток практически отсутствует. flow
  • Полупроводники - это изолирующие материалы, в которых связи могут быть разорваны под действием приложенного напряжения - электроны могут высвобождаться и перемещаться с одного освобожденного валентного узла на другой.

Электропроводность

Электропроводность или удельная проводимость - это мера способности материала проводить электрический ток. Электропроводность является обратной (обратной) величиной удельного электрического сопротивления.

Электропроводность определяется как отношение плотности тока к напряженности электрического поля и может быть выражена как

σ = J / E (1)

, где

σ = электрическая проводимость (1 / Ом · м, 1/ Ом м, сименс / м, См / м, mho / m)

Дж = плотность тока (ампер / м 2 )

E = электрический напряженность поля (вольт / м)

One siemens - S - эквивалентна одному ому и также обозначается как one mho.

Электропроводность некоторых распространенных материалов

Материал Электропроводность
- σ -
(1 / Ом · м, См / м, МО / м)
Алюминий 37,7 10 6
Бериллий 31,3 10 6
Кадмий 13,8 10 6
Кальций 29.8 10 6
Хром 7,74 10 6
Кобальт 17,2 10 6
Медь 59,6 10 6
Медь - отожженная 58,0 10 6
Галлий 6,78 10 6
Золото 45,2 10 6
Иридий 19.7 10 6
Железо 9,93 10 6
Индий 11,6 10 6
Литий 10,8 10 6
Магний 22,6 10 6
Молибден 18,7 10 6
Никель 14,3 10 6
Ниобий 6.93 10 6
Осмий 10,9 10 6
Палладий 9,5 10 6
Платина 9,66 10 6
Калий 13,9 10 6
Рений 5,42 10 6
Родий 21,1 10 6
Рубидий 7.79 10 6
Рутений 13,7 10 6
Серебро 63 10 6
Натрий 21 10 6
Стронций 7,62 10 6
Тантал 7,61 10 6
Технеций 6,7 10 6
Таллий 6.17 10 6
Торий 6,53 10 6
Олово 9,17 10 6
Вольфрам 18,9 10 6
Цинк 16,6 10 6
Морская вода 4,5 - 5,5
Вода - питьевая 0,0005 - 0,05
Вода - деионизированная 5.5 10 -6

Электропроводность элементов относительно серебра

900,6
Элемент Электропроводность относительно серебра
Серебро 100,0
Медь 97,6
Золото 76,6
Алюминий 63,0
Тантал 54,6
Магний 39.4
Натрий 32,0
Бериллий 31,1
Барий 30,6
Цинк 29,6
Индий 27,0
Кадмий
Кальций 21,8
Рубидий 20,5
Цезий 20,0
Литий 18.7
Молибден 17,6
Кобальт 16,9
Уран 16,5
Хром 16,0
Марганец 15,8
Платина 14,4
Олово 14,4
Вольфрам 14,0
Осмий 14.0
Титан 13,7
Иридий 13,5
Рутений 13,2
Никель 12,9
Родий 12,6
Палладий Палладий
Сталь 12,0
Таллий 9,1
Свинец 8,4
Колумбий 5.1
Ванадий 5,0
Мышьяк 4,9
Сурьма 3,6
Ртуть 1,8
Висмут 1,4
Теллур 0,0

Электропроводность высокоочищенной воды

Удельное электрическое сопротивление

Электропроводность обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению.Удельное электрическое сопротивление может быть выражено как

ρ = 1/ σ (2)

, где

ρ = удельное электрическое сопротивление (Ом · м 2 / м, Ом · м)

Сопротивление проводника

Сопротивление проводника можно выразить как

R = ρ l / A (3)

, где

R = сопротивление (Ом, Ом)

l = длина проводника (м)

A = площадь поперечного сечения проводника (м 2 )

Пример - сопротивление провода

Сопротивление 1000 м сечение медного провода # 10 с площадью поперечного сечения 5.26 мм 2 можно рассчитать как

R = (1,724 x 10 -8 Ом м 2 / м) (1000 м) / (( 5,26 мм 2 ) (10 - 6 м 2 / мм 2 ))

= 3,2 Ом

Преобразование удельного сопротивления и проводимости

900
Гран / галлон
как CaCO 3
ppm
как CaCO 3
ppm
NaCl
Электропроводность
мкмхо / см
Удельное сопротивление
МОм / см
99.3 1700 2000 3860 0,00026
74,5 1275 1500 2930 0,00034
49,6 850 1000 1990 0,00050
24,8 425 500 1020 0,00099
9,93 170 200 415 0.0024
7,45 127 150 315 0,0032
4,96 85,0 100 210 0,0048
2,48 42,5 50 105 0,0095
0,992 17,0 20 42,7 0,023
0,742 12,7 15 32.1 0,031
0,496 8,50 10 21,4 0,047
0,248 4,25 5,0 10,8 0,093
0,099 1,70 2,0 4,35 0,23
0,074 1,27 1,5 3,28 0,30
0,048 0.85 1,00 2,21 0,45
0,025 0,42 0,50 1,13 0,88
0,0099 0,17 0,20 0,49 2,05
0,13 0,15 0,38 2,65
0,0050 0,085 0,10 0,27 3.70
0,0025 0,042 0,05 0,16 6,15
0,00099 0,017 0,02 0,098 10,2
0,00070 0,012 0,01587 11,5
0,00047 0,008 0,010 0,076 13,1
0,00023 0.004 0,005 0,066 15,2
0,00012 0,002 0,002 0,059 16,9
  • зерен / галлон = 17,1 частей на миллион CaCO 3
Растворы

Электропроводность водных растворов, таких как

  • NaOH 4 - Каустическая сода
  • NH 4 Cl - Хлорид аммония, соляной аммиак
  • NaCl 2 - Поваренная соль
  • NaNO 3 - Нитрат натрия , Чилийская селитра
  • CaCl 2 - Хлорид кальция
  • ZnCl 2 - Хлорид цинка
  • NaHCO 3 - Бикарконат натрия, пищевая сода
  • Na 2 CO 3 карбонат натрия
  • CuSO 4 - Медный купорос, медный купорос

.

Что такое электрический проводник? Определение и типы электрических проводников

Определение: Проводник - это тип металла, который позволяет электрическому току проходить через него. Электрический проводник обычно состоит из металлов, таких как медь, алюминий и их сплавы. В электрическом проводнике электрические заряды перемещаются от атома к атому, когда к ним прикладывается разность потенциалов. Электрические проводники используются в виде проволоки. Выбор проводника можно принять во внимание, учитывая различные факторы, такие как прочность на разрыв, усталостная прочность, потери на коронный разряд, местные условия и стоимость.

Электрический провод, который используется для передачи энергии, обычно многожильный. Многожильные проводники обладают большой гибкостью и механической прочностью по сравнению с одиночным проводом того же сечения. В многожильном проводе обычно центральный провод окружен последовательными слоями проводов, содержащих 6, 12, 18, 24,… проводов.

Размер проводника определяется эквивалентной площадью поперечного сечения меди и количеством жил с диаметром каждой жилы.Эквивалентное поперечное сечение многожильного проводника - это площадь поперечного сечения одножильного проводника из того же материала и длины, что и многожильный провод. А также проводник, имеющий такое же сопротивление при той же температуре.

Типы электрических проводов

Жестко вытянутые медные, твердотянутые алюминиевые проводники и алюминиевые проводники с сердечником из стали чаще всего используются в энергетике. Некоторые из важных типов проводников подробно описаны ниже.

Жестко вытянутый медный проводник

Такой тип проводов обеспечивает высокую прочность на разрыв.Он обладает высокой электропроводностью, долгим сроком службы и высокой стоимостью лома. Он наиболее подходит для распределительных работ, когда пролеты и отводы больше.

Кадмий медный проводник

Предел прочности на разрыв меди увеличивается примерно на 50 процентов за счет добавления к ней от 0,7 до 1,0 процента кадмия, но их проводимость снижается примерно на 15-17 процентов. Свойство более высокой прочности на разрыв позволяет возводить проводник на более длинные пролеты с таким же прогибом. Этот проводник обладает такими преимуществами, как простота соединения, большая устойчивость к атмосферным условиям, лучшая износостойкость, легкая обрабатываемость и т. Д.

Температура, при которой медь отжигается и размягчается, также повышается, а влияние температуры на напряжения меньше. Изменение провеса из-за изменений нагрузки и температуры сведено к минимуму.

Медный проводник со стальным сердечником (SCC)

В медном проводнике со стальным сердечником один или два слоя медных жил окружают медные проводники со стальным сердечником. Стальной сердечник увеличивает прочность на разрыв.

Медный сварной провод

В проводниках такого типа однородные слои меди привариваются к стальной проволоке.Электропроводность медного сварного проводника варьируется от 30 до 60 процентов по сравнению со сплошным медным проводником того же диаметра. Такие типы проводов можно использовать на более длительных участках, например, при переходе через реку.

Жестко вытянутый алюминиевый проводник или полностью алюминиевый проводник

Стоимость медного проводника очень высока, поэтому его заменяют алюминиевым. Обработка, транспортировка и монтаж алюминиевых проводов становятся очень экономичными. Он используется в распределительных линиях в городской местности и коротких линиях электропередачи с более низким напряжением.

Алюминиевый проводник, армированный сталью

Все алюминиевые жилы не обладают достаточной механической прочностью для строительства длиннопролетных линий. Этот недостаток прочности можно компенсировать, добавив к проводнику стальной сердечник. Такой проводник называется алюминиевым проводником со стальным сердечником (SCA) или алюминиевым проводником, армированным сталью (ACSR).

Провод ACSR имеет семь стальных жил, образующих центральную жилу, вокруг которой расположены два слоя из 30 алюминиевых жил.Скрутка проводов определяется как 30 Al / 7 St. Проводники ACSR обладают высокой прочностью на разрыв и легким весом, поэтому они используются для небольшого прогиба.

Гладкий провод ACSR

Такой тип жилы еще называют уплотненным ACSR. Обычный провод ACSR продавливают через матрицы для придания алюминиевым жилам сегментарной формы. Межпрядное пространство заполняется, а диаметр проводника уменьшается, не влияя на его электрические и механические свойства.Этот проводник может быть выполнен с различным соотношением алюминия к стали. На рисунке ниже показан проводник с соотношением 6 Al / 1 St.

.

Расширенный проводник ACSR

Для уменьшения потерь на коронный разряд и радиопомех при высоком напряжении между нитями залиты волокнистый или пластиковый материал. Диаметр проводника увеличивается из-за наполнителя, поэтому его называют расширенным проводником. Эти проводники состоят из бумажного материала, который отделяет внутренние алюминиевые жилы от внешних стальных.

Проводник из алюминиевого сплава

Такой тип проводов чаще всего используется в городских условиях. Этот проводник имеет хорошее сочетание проводимости и прочности на разрыв. Одним из сплавов, которые используются для изготовления такого проводника, является Silmalec. Этот сплав содержит 0,5% кремния, 0,5% магния и остальное алюминий. Эти сплавы очень дороги, так как они подвергаются термообработке.

Проводник ACAR

Армированный алюминиевый проводник

имеет центральную сердцевину из алюминиевого сплава, окруженную слоями проводящего алюминия.Такой проводник дает лучшую проводимость при удельном весе, равном конструкции ACSR того же диаметра.

Проводник из алюмосварки

Алюминиевый порошок приваривается к высокопрочной стальной проволоке. Около 75% площади проводника покрыто алюминием. Это дороже, чем кремниевый провод с сердечником. Для изготовления жил SCA проводов использовался заземляющий провод.

Проводник из фосфорной бронзы

Фосфорная бронза используется в качестве проводящего материала на очень длинных участках, например, при переправе через реки.Он прочнее медного проводника, но имеет низкую проводимость. Этот проводник превосходит проводник из алюминиевой бронзы для сред, содержащих вредные газы, такие как аммиак.

Проводник из оцинкованной стали

Трос из оцинкованной стали имеет высокую прочность на разрыв. Они используются в очень длинных пролетах и ​​в сельской местности, где нагрузка невелика. В таких случаях стальные проводники могут быть заменены проводником со стальным сердечником, чтобы справиться с дополнительной нагрузкой в ​​будущем. Этот проводник имеет большое сопротивление, индуктивность и падение напряжения.Но у него небольшой срок службы по сравнению с другими проводниками.

.

Почему металлы так хорошо проводят тепло и электричество?

Структура металлов

Структуры чистых металлов описать просто, поскольку атомы, образующие эти металлы, можно рассматривать как идентичные совершенные сферы. Более конкретно, металлическая структура состоит из «выровненных положительных ионов» (катионов) в «море» делокализованных электронов. Это означает, что электроны могут свободно перемещаться по структуре и обуславливают такие свойства, как проводимость.

Какие бывают виды облигаций?

Ковалентные облигации

Ковалентная связь - это связь, которая образуется, когда два атома разделяют электроны. Примерами соединений с ковалентными связями являются вода, сахар и диоксид углерода.

Ионные связи

Ионная связь - это полный перенос валентных электронов между металлом и неметаллом. В результате возникают два противоположно заряженных иона, которые притягиваются друг к другу.В ионных связях металл теряет электроны, чтобы стать положительно заряженным катионом, тогда как неметалл принимает эти электроны, чтобы стать отрицательно заряженным анионом. Примером ионной связи может быть соль (NaCl).

Металлические облигации

Металлическая связь - это результат электростатической силы притяжения, которая возникает между электронами проводимости (в форме электронного облака делокализованных электронов) и положительно заряженными ионами металлов.Это можно описать как распределение свободных электронов между решеткой положительно заряженных ионов (катионов). Металлическое соединение определяет многие физические свойства металлов, такие как прочность, пластичность, термическое и электрическое сопротивление и проводимость, непрозрачность и блеск.

Делокализованные движущиеся электроны в металлах -

Это свободное движение электронов в металлах, которое придает им проводимость.

Электропроводность

Металлы содержат свободно движущиеся делокализованные электроны.Когда прикладывается электрическое напряжение, электрическое поле внутри металла вызывает движение электронов, заставляя их перемещаться от одного конца проводника к другому. Электроны будут двигаться в положительную сторону.

Электроны текут к положительному выводу

Теплопроводность

Металл хорошо проводит тепло.Проводимость возникает, когда вещество нагревается, частицы получают больше энергии и больше вибрируют. Затем эти молекулы сталкиваются с соседними частицами и передают им часть своей энергии. Затем это продолжается и передает энергию от горячего конца к более холодному концу вещества.

Почему металлы так хорошо проводят тепло?

Электроны в металле - это делокализованные электроны и свободно движущиеся электроны, поэтому, когда они набирают энергию (тепло), они вибрируют быстрее и могут перемещаться, это означает, что они могут быстрее передавать энергию.

Какие металлы проводят лучше всего?

Вверху: Электронные оболочки Золото (au), Серебро (Ag), Медь (Cu) и Цинк (Zn). По логике можно было бы подумать, что Золото - лучший проводник, имеющий единственный s-орбитальный электрон в последней оболочке (диаграмма выше)... так почему серебро и медь на самом деле лучше (см. таблицу ниже).

Электропроводность металлов

> С / м

Серебро 6,30 × 10 7
Медь 5,96 × 10 7
Золото 4.10 × 10 7
Алюминий 3,50 × 10 7
цинк 1,69 × 10 7

Серебро имеет больший атомный радиус (160 мкм), чем золото (135 мкм), несмотря на то, что в золоте больше электронов, чем в серебре! Причину этого см. В комментарии ниже.

Примечание: Серебро является лучшим проводником, чем золото, но золото более желательно, потому что оно не подвержено коррозии.(Медь является наиболее распространенной, потому что она наиболее экономична) Ответ немного сложен, и мы размещаем здесь один из лучших ответов, которые мы видели для тех, кто знаком с материалом.

"Серебро находится в середине переходных металлов примерно на 1/2 пути между благородными газами и щелочными металлами. В столбце 11 периодической таблицы все эти элементы (медь, серебро и золото) имеют единичный s -орбитальный электрон электрон внешней оболочки (платина также, в столбце 10).


Орбитальная структура электронов этих элементов не имеет особого сродства приобретать или терять электрон по отношению к более тяжелым или легким благородным газам, потому что они находятся на полпути между ними. В общем, это означает, что не требуется много энергии, чтобы временно сбить электрон или добавить его. Удельное сродство к электрону и потенциалы ионизации варьируются, и в отношении проводимости наличие относительно низких энергий для этих двух критериев в некоторой степени важно.

Если бы это были единственные критерии, золото было бы лучшим проводником, чем серебро, но у золота есть дополнительные 14 f-орбитальных электронов под 10 d-орбитальными электронами и единственным s-орбитальным электроном. 14 f-электронов связаны с дополнительными атомами в ряду актинидов. С 14 дополнительными электронами, которые, по-видимому, выталкивают d- и s-электроны, можно подумать, что s-электрон просто «созрел» для проводимости (почти не требовалось энергии, чтобы оттолкнуть его), но НЕТ. Электроны на f-орбите упакованы таким образом, что это приводит к тому, что атомный радиус золота на самом деле МЕНЬШЕ, чем атомный радиус серебра - не намного, но он меньше. Меньший радиус означает большую силу со стороны ядра на внешние электроны, поэтому серебро побеждает в «соревновании» проводимости. Помните, сила электрического заряда обратно пропорциональна квадрату расстояния. Чем ближе 2 заряда вместе, тем выше сила между ними.

И медь, и платина имеют еще меньший диаметр; следовательно, большее притяжение от ядра, следовательно, больше энергии, чтобы сбить этот одинокий s-электрон, следовательно, меньшая проводимость.

Другие элементы с единственным s-орбитальным электроном, находящимся там, «созревшим для того, чтобы появился сборщик проводимости», также имеют меньшие атомные радиусы (молибден, ниобий, хром, рутений, родий), чем серебро.

Итак, именно то место, где оно находится - то место, где «мать-природа» поместила серебро в периодической таблице, что определяет его превосходную проводимость ».

Источник из фунтов101 Yahoo

ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ И ЧИТАТЕЛЕЙ -

Структура и физические свойства металлов

Почему одни металлы проводят тепло лучше, чем другие?

Как передается тепло?

Теплопроводность металлов

.

Смотрите также