1. Электр зарядтары. Элементар заряд. Электр зарядының сақталу заңы

Жалпы идеал диэлектриктерде электр өрісінің әсерінен оның бойымен орын ауыстыра алатын еркін зарядтар болмайды. Диэлектриктердің атомдары және молекулалары сан жағынан тең, теріс және оң микроскопиялық зарядтарға ие болғандықтан, ол электрлік тұрғыдан нейтрал, яғни бейтарап жағдайда болады.

Өздерінің құрылысы бойынша барлық диэлектриктерді үлкен үш топқа бөлуге болады.

Бірінші топқа оң және теріс зарядтарының «ауырлық центрлері бір – біріне дәл келетін диэлектриктер жатады. Мысалы, парафин, бензол, газ тектес сутегі, азот және т.б. Мұндай диэлектриктердің молекулалары полярлы емес, немесе полюсті емес деп аталады, өйткені, мұндай диэлектриктердің молекулалары сыртқы электр өрісі жоқ кезде дипольдік моментке ие бола алмайды (2.1.а – сурет). Ал, сыртқы электр өрісінде оң және теріс зарядтардың ауырлық центрлері бір – біріне қарағанда қарама – қарсы бағытта белгілі бір қашықтыққа ығысады (молекула өлшеміне қарағанда өте аз шамаға).

2.1- сурет

Бұл жағдайда әрбір молекула дипольдік моментке ие болады, ол шамамен өріс кернеулігіне тура пропорционал болады. (2.1. ә - сурет). Рационалданған (системада) жүйеде пропорционалдық коэффиценті түрінде жазылады, мұндағы - электрлік тұрақты, ал - молекуланың полюстену қабілеті деп аталатын шама мен бағыттары дәл келетіндігін ескере отырып былай жазуға болады:

(2.1)

Сыртқы өісті «өшірсек, молекулалар бұрынғы қалпына келеді де дипольдік момент нөлге айналады. Мұндай дипольдер «серпімді» деп аталады.

Екінші топқа су, нитробензол, ацетон және т.б. заттар жатады. Мұндай диэлектриктердің молекулаларының оң және теріс зарядтарының «ауырлық центрлері бір-біріне қарағанда ығысқан жағдайда болады да, сыртқы өріс жоқ кездің өзінде олар өзара қатаң диполь болып табылады. Мұндай молекулалар полярлы немесе полюсті деп аталады. Бұл диполь моменттері сыртқы өріс жоқ кезде жылулық қозғалыс нәтижесінде кеңістікте хаосты жағдайда орналасады да, дипольдің орташа электрлік моменті нөлге тең болады (2.2,а - сурет). Сыртқы өріс әсерінен әрбір дипольге оны өріс бағытында бұруға тырысатын электрлік күштер әсер етеді. Молекулалардағы зарядтар бір-бірімен салыстырғанда оң зарядтар өріс бағытымен, теріс зарядтар өріске қарсы ығысады. Бұған жылулық хаосты қозғалыс кедергі жасайды. Мұның нәтижесінде молекулалар өріске белгілі бұрыштармен орналасып, орташа бір электрлік моментке ие болады (2.2, ә - сурет). Оның шамасы өріс кернулігіне тура пропорционал, ал абсолюттік температураға кері пропорционал болады. Поляризацияның бұл түрі бағдарлаушылық немесе дипольдік поляризация деп аталады.

2.2 – сурет

Үшінші топқа ионды құрылысты кристалды диэлектриктер жатады (хлорлы натрий, хлорлы калий т.б.). Мысалы, NaCl ас тұзының молекуласын қарастырайық. Натрий атомындағы сыртқы электрондық қабықшада атоммен әлсіз байланысқан бір валенттік электрон бар. Хлордың валенттік электроны жетеу. Молекула құрастырылған кезде натрийдің жалғыз валенттік электронын хлор қосып алады. Бейтарап атомдардың екеуі де таңбалары қарама – қарсы екі ионнан тұратын жүйеге айналады. Бұларды электр өрісіне енгізгенде, кристалл торының оң иондары өріс бағытымен, ал теріс иондар оған қарсы бағытта ығысады да дипольдік момент пайда болады.

Егер поляризация кристалл остерімен салыстырғанда электр өрісінің бағытына байланысты болмаса, онда мұндай диэлектриктер изотропты, ал байланысты болса, анизатропты деп аталады. Біз изотропты диэлектриктерді қарастырумен шектелеміз.

39. Электролиз. Фарадей заңдары

Электролиздің өндірістік қолданылуы ХІХ ғасырдың 70 жылдарында тұрақта электр токты қуатты  генераторлардың пайда болуынан кейін ғана мүмкін болды.

Электрохимияны 70-ші жылдардың соңында ғана екі бөлімге бөле бастады: ионика және электродика. Ионика- электр өрісінің әсерінен  зарядталған бөлшектердің жүрісін және электрөткізгіштік құбылысын зерттейтін бөлім, ал электродика электрод ерітінді (балқыма) шегі арқылы өтетін электр тогының электродтар бетінде жүретін құбылыстарды зерттейді.

Егер энциклопедиялық сөздікке көз салатын болсақ, келесі анықтамаға тірелеміз:

« Электролиз ( грек тіліндегі electro және lysis- бөліну, ыдырау)- электрохимиялық тотығу- тотықсыздану процестерінің электрлік тогы өткен кездегі электролитке салынған электродтарға әсері.» электролиз электрохимиядағы ең маңызды бағыт болып табылатыны ескеру қажет, ол өз кезеңінде электрохимия облысында маңызды жаңалықтардың ашылуына негіз болды.

Электролиттік деп заттарға электр тогының әсерінен болатын химиялық айналымдарды айтамыз.

Электролиз процессі барлық жағдайларда бірдей емес, ол бірқатар факторларға тәуелді болады- электролиттің табиғатына, электролиттік ваннаның типіне, электролиздік процестер өздерінің оптимизациясына.

Техникалық және қолданбалы электролизді ажыратады, ал ал электролиттік процестерді келесі түрде жіктейді:

2.     гальваникалық қабаттардың алынуы

3.     бейорганикалық заттардың алынуы (хлор, сутегі, оттегі, сілтілер және т.б.)

4.     органикалық заттардың алынуы

5.     металдардың тазартылуы (қола, күміс)

6.     металдардың алынуы (магнии, цинк, литий, натрий, калий, алюминий,

т.б.)

 

7.     металдар беттерінің өңделуі.

8.     электорофорез көмегімен пленкалардың жабылуы.

9.     электродиализ және судың тұзсыздандыруы.

Электролиздің мақсатты қолданылуы мынада жатады: оның көмегімен таза элементтің массалық үлесі жүз процентке ұмтылатын металдарды алуға болады. Ал натрий, никель, таза сутегі және басқалар тек осы метод арқылы алынады.

Сондай-ақ медь мен алюминийді көп жағдайда осы әдіс арқылы алады.

Бүгінгі таңда электрохимиялық процестердің зерттелуі, оларға әсер ететін факторларды анықтау, электролиз процессінің өндірістік шараларда қолданудың жаңа түрлерінің анықталуы жүргізіліп жүр. Көптеген факторлар әлі де түсінікіз.

Ең басты тапсырма болып, электролиз әдісін одан әрі дамыту, өнімділік пайдалы,ал электроэнергия  шығындары минимальды болуы. Сонымен қатар электролиз өнімінің саны мен сапасына әсер ететін түрлі факторларды ескеру қажет(электродтардың материалы, ток тыңыздығы, ток күші, электролит температурасы, т.б.).