Электр шамы
Сабақ тақырыптары
- §46. Электролит ерітінділеріндегі электр тогы. Электролиздің қолданылуы
- §47. Электролиз заңдары (Фарадей заңдары)
Сабақтың мақсаттары
Білімділік
Электролиттердегі электр тогының табиғатын түсіндіру; иондар ұғымын нақтылау; электролиз және электролиз заңдарымен таныстыру.
Дамытушылық
Электролиз заңдарын қолданып есеп шығару дағдыларын қалыптастыру.
Тәрбиелік
Ғылыми дүниетанымды кеңейту, өздігінен ізденуге және жауапкершілікпен жұмыс істеуге баулу.
Сабақтың ұйымдастырылуы
Әдістері
- Демонстрация
- Кітаппен жұмыс
- Сұрақ–жауап
Сабақ түрі
Интеграцияланған, аралас сабақ.
Пәнаралық байланыс: химия, математика.
Көрнекіліктер мен құрал-жабдықтар
Сабақ барысы
1) Ұйымдастыру кезеңі
- Сәлемдесу.
- Оқушыларды түгендеу.
2) Үй тапсырмасын тексеру (сұрақтар)
- Металдардағы электр тогы дегеніміз не?
- Металдардағы электр тогының электрондардың бағытталған қозғалысынан туатынын дәлелдейтін тәжірибені сипаттаңдар.
3) Жаңа тақырыпты түсіндіру: тәжірибелер және қорытындылар
Тәжірибе 1
Тазартылған суы бар ыдысқа екі таза көмір электродын салып, оларды электр шамымен тізбектей қосып, ток көзіне жалғаймыз. Шам жанбайды, яғни тізбекте ток жүрмейді.
Тәжірибе 2
Тамызғышпен суға бірнеше тамшы тұз қышқылын (HCl) қосамыз немесе ас тұзын (NaCl) ерітеміз. Электр шамы жанады.
Тәжірибе 3
Тотияйын ерітіндісіне (CuSO4) екі көмір электродын батырып, тұрақты ток көзіне жалғаймыз. Біраз уақыттан кейін теріс зарядталған электродтың (катодтың) бетінде мыстың жұқа қабаты пайда болады.
Электролиттік диссоциация және иондар
Химия тұрғысынан электролиттер суда ерігенде оң және теріс иондарға ыдырайды. Бұл құбылыс электролиттік диссоциация деп аталады (латынша dissociatio — «ыдырау»).
Мысалдар
KCl
KCl → K+ + Cl−
NaCl
NaCl → Na+ + Cl−
CuSO4
CuSO4 → Cu2+ + SO42−
Ерітіндіде диссоциациямен қатар рекомбинация да жүреді; бұл екі процесс бірін-бірі теңестіріп тұрады. Электр өрісі жоқ кезде иондар ретсіз қозғалады.
Ион зарядтары таңба арқылы, ал заряд шамасы қажет болса үстіңгі индекс түрінде беріледі: Na+, H+, Ca2+, Al3+, Cl−, SO42−, P43−.
Электролиттер — суда ерігенде немесе балқығанда электр тогын өткізетін заттар. Бейэлектролиттер — электр тогын өткізбейтін заттар.
Электр тогы электролитте қалай өтеді?
Электролитке потенциалдар айырымы бар екі электрод енгізсек (катод және анод), онда зарядталған иондардың бағытталған қозғалысы пайда болады:
Катиондар
Оң зарядталған иондар теріс зарядталған электродқа — катодқа қарай қозғалады.
Аниондар
Теріс зарядталған иондар оң зарядталған электродқа — анодқа қарай қозғалады.
Иондар электродтарға жеткенде бейтарап атомдар немесе молекулаларға айналып, электрод бетінде зат бөлінеді. Электролит арқылы ток өткенде электродтарда зат бөліну процесі электролиз деп аталады.
Электролиздің қолданылуы
Гальваникалық элементтер
Химиялық энергияны электр энергиясына түрлендіру.
Аккумуляторлар
Қайта зарядталатын электр энергиясы көздері.
Гальваностегия
Бұйым бетіне металл қабатын қаптау (қорғау, әсемдеу).
Гальванопластика
Дәл көшірме алу үшін металл қабат өсіру.
Электролиз таза күйінде металдар өндіруде де қолданылады (мысалы, мыс, алюминий). Сонымен қатар тірі ағзалардағы сұйық орталар, соның ішінде қан плазмасы да күрделі электролиттік жүйе болып табылады.
Фарадей заңы (1832)
Әртүрлі электролиттер арқылы ток өткізіп, электродта бөлінген зат массасын өлшей отырып, ағылшын физигі М. Фарадей мына заңдылықты тәжірибе жүзінде ашты:
Электролиз кезінде электродта бөлінген зат массасы электролит арқылы өткен заряд мөлшеріне пропорционал.
Формула
m = kq
мұнда q = I·t
Электрохимиялық эквивалент
k = m / q
Өлшем бірлігі: кг/Кл
Тақырыпты бекіту: есеп үлгісі
Берілгені
- I = 4 A
- t = 20 мин = 1200 с
- m = 1,5 г = 1,5·10−3 кг
Шешуі
q = I·t = 4 · 1200 = 4800 Кл
k = m / q = (1,5·10−3) / 4800
Жауабы
k ≈ 3,1·10−7 кг/Кл
(дөңгелектеуге байланысты мәні сәл өзгеруі мүмкін)
Үй тапсырмасы
- §46 және §47 оқу.
- №20 жаттығу: 1, 2, 3, 6 есептер.