Parte III I Meccanismi Della Conduzione: Soluzioni, Gas, Semiconduttori

1. Parte III I Meccanismi Della Conduzione: Soluzioni, Gas, Semiconduttori

2. Trasporto nei liquidi: Elettrolisi L'elettrolisi (pronuncia elettrolìsi o elettròlisi) è un processo che trasforma energia elettrica in energia chimica. È il processo inverso a quello della pila. Con la pila infatti si sfrutta una reazione chimica per produrre energia elettrica, con l'elettrolisi invece si usa l'energia elettrica per far decorrere una reazione chimica che non avverrebbe spontaneamente. Per applicazione di ddp costante subiscono elettrolisi tutte quelle sostanze che, in soluzione o fuse, si scompongono in ioni, ossia gli acidi, le basi ed i sali, nonché l'acqua stessa. Elettrolisi dell’acqua Voltametro di Hofmann

3. ZUCCHERO SALE Elettrodi metallici Anodo Catodo - + Conduttori Elettrolitici • Voltametro • Acqua distillata • Zucchero • Sale • La soluzione acqua-sale è conduttrice • NaCl, CuSO4, HCl, H2SO4, NaOH

4. Conduttori Elettrolitici • I sali, gli acidi e le basi si chiamano “elettroliti” e le loro soluzioni in acqua “soluzioni elettrolitiche” • L’acqua comune contiene molti sali disciolti e per questo è molto condut-trice • Faraday (1833) - +

5. L’elettrolisi E Le Leggi Di Faraday • Il moto degli ioni in un voltametro in cui sono immersi due elettrodi metallici collegati a una batteria è detto “elettrolisi” • Quando gli ioni arrivano sugli elettrodi cedono a questi la loro carica diventando neutri e re-agendo chimicamente H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- H+ Cl- - +

6. L’elettrolisi E Le Leggi Di Faraday • Faraday misurò quantitativamente le sostanze che nell’elettrolisi si sviluppano o si depositano negli elettrodi • 1a Legge di Faraday: • La massa di sostanza che si deposita a un elettrodo è direttamente proporzionale alla quantità di carica elettrica che passa nel voltametro

7. L’elettrolisi E Le Leggi Di Faraday • 2a Legge di Faraday: • In più voltametri contenti elettroliti diversi e connessi in serie in modo che siano attraversati dalla stessa quantità di carica elettrica, le masse delle sostanze che si depositano agli elettrodi sono direttamente proporzionali agli equivalenti chimici • Equivalente chimico = M/Z (H  1.008) • Grammo-equivalente = M/Z g (H  1.008 g)

8. Ioni E Carica Elettrica Elementare • Atomo: nucleo + elettroni • Nucleo: carica elettrica positiva • Elettroni: carica elettrica negativa • La carica elettrica non può assumere valori qualunque ma solo multipli interi relativi di una carica unitaria • La carica unitaria è quella dell’elettrone

9. Ioni E Carica Elettrica Elementare • Se Z è il numero degli elettroni in un atomo allora la loro carica complessiva è: • Siccome la carica dell’atomo è nulla allora la carica del nucleo è: • Quando un atomo perde un elettrone o ne acquista uno in più la sua carica complessiva non è più nulla e prende il nome di ione

10. La Conduzione Elettrolitica E La Legge Di Ohm • La conduzione elettrolitica dipende dalla quantità di elettrolita disciolto, dalla superficie degli elettrodi immersi e dalla loro distanza • In particolare è maggiore con l’aumen-tare della superficie degli elettrodi immersi ed è minore con l’aumentare della loro distanza

11. La Conduzione Elettrolitica E La Legge Di Ohm • Gli esperimenti dimostrano che la conduzione elettrolitica segue la legge di Ohm come nei conduttori metallici a patto che gli elettrodi siano dello stesso tipo e che le condizioni siano tali per cui il passaggio di corrente non alteri la costituzione chimica

12. Isolanti Negli isolanti nessun atomo è ionizzato in condizioni normali; solo l’applicazione di un campo elettrico molto intenso può produrre qualche elettrone di conduzio-ne ionizzando un ugual numero di atomi

13. Semiconduttori • I semiconduttori hanno un comporta-mento intermedio • A basse temperature la conducibilità è bassa come per gli isolanti • A temperatura ambiente si hanno 1011 elettroni di conduzione per cm3 • I semiconduttori per eccellenza sono il Silicio e il Germanio

14. Semiconduttori • Nei semiconduttori la conduzione è dovuta non solo agli elettroni di conduzione ma anche al movimento di cariche elettriche positive - + - + - + - + - + + + + + + + + + + + + + + - +

15. La Scarica Nei Gas A Pressione Normale • In condizioni normali un gas è neutro e quindi non può condurre l’elettricità, comportandosi da isolante perfetto • L’aria atmosferica però conduce l’elet-tricità, anche se debolmente • Nell’aria ci sono particelle cariche il cui numero aumenta in presenza di particolari agenti detti agenti ionizzanti

16. vero falso La corrente elettrica è un flusso di elettroni attraverso un filo metallico