Eldar mansimov


MÖVZU 18 Metallarda elektrik cərəyanı



Yüklə 224,05 Kb.
səhifə2/4
tarix05.02.2018
ölçüsü224,05 Kb.
#25090
1   2   3   4

MÖVZU 18
Metallarda elektrik cərəyanı.

Yarımkeçiricilərin məxsusi və aşqar keçiriciliyi.

Elektrolitlərdə elektrik cərəyanı.

Qazlarda elektrik cərəyanı.

Vakuumda elektrik cərəyanı.
MÜXTƏLİF MÜHİTLƏRDƏ ELEKTRİK CƏRƏYANI
1. Metallarda elektrik cərəyanı
Təcrübələr göstərir ki, metallarda yük daşıyıcıları elektrolitlərdir.Əvvəldə qeyd edilmişdi ki, metallarda kristal quruluş yarandıqda hər bir atomdan onun valent elektronları ayrılır, ionlar kristal qəfəsin təpələrində yerləşir, elektronlar isə sərbəst şəkildə qəfəsin daxilində xaotik istilik hərəkəti edirlər. Metalın uclarında potensiallar fərqi olduqda bu sərbəst elektronlar nizamlı hərəkət edərək cərəyan yaradırlar. Metallarda sərbəst elektronların konsentrasiyası tərtibindədir.

Elektronlar kristal qəfəsin daxilində özlərini qaz molekulları kimi aparırlar. Onların orta sürəti qaz molekullarının orta sürətinə bərabər olub, otaq temperaturunda təqribən elektronların istiqamətlənmiş hərəkətlərinin sürəti isə -dir, yəni elektronların nizamlı hərəkətinin sürəti onların istilik hərəkətinin sürətindən (yüz milliyon) dəfə kiçikdir.

Metalların klassik elektron nəzəriyyəsinə əsaslanaraq elektron qazını ideal qaz kimi qəbul etmək olar. Fərz edək ki, elektronların sərbəst yolunun uzunluğu , bu yola sərf etdiyi orta müddət olarsa, onların xaotik hərəkətinin orta sürəti

(14.1)

olar. Qəbul olunur ki, elektronlar hər dəfə qəfəsdəki ionla toqquşduqda istiqamətlənmiş hərəkətinin sürətini itirir və nizamlı hərəkətə sükunətdən başlayır. Sabit elektrik sahəsində elektrona (11.3) düsturuna görə eE qüvvəsi təsir edir. Bu qüvvənin təsiri ilə elektron Nyutonun II qanununa əsasən



təsili alır. Onda növbəti toqquşmaya qədər elektronun nizamlı hərəkətinin maksimal sürəti



və ya (14.1 )-i nəzərə alsaq



(14.2)

olar. Nizamlı hərəkətin orta sürəti maksimal sürətin yarısına bərabərdir



(14.2')

Bu ifadəyə, yəni klassik elektron nəzəriyyəsinə görə Om və Coul-Lens qanunlarını yazaq.



Qm qanunu. Om qanununu ifadə edən (13.5) düsturunda (14.2')-ni yerinə yazaq. Onda cərəyan sıxlığı, yəni differensial şəkildə Om qanunu üçün

(14.3)

alınar. (14.3)-ün (13.13)-lə müqayisəsindən keçiricilik əmsalının



(14.4)

olduğunu görürük. Bu düstur metalların keçiriciliyinin elektronların konsentrasiyası, sərbəst yolunun uzunluğu ilə düz, xaotik hərəkətin sürəti ilə tərs mütənasib olduğunu göstərir və Om qanununu ifadə edir. Əgər elektronlar qəfəsdə toqquşmasalar çox böyük qiymət alar və buna uyğun keçiricilik də çox olar. Deməli, metallarda müqavimət elektronların qəfəsin təpələrində yerləşmiş ionlarla toqquşması nəticəsində yaranır.



Coul-Lens qanunu. Elektron nizamlı hərəkət edərkən sərbəst yolunun sonunda əlavə kinetik enerji

qazanır. Burada (14.2)-ni nəzərə alsaq



(14.5)

alınar. Elektron sərbəst yolunun sonunda kristal qəfəslə toqquşur və bütün enerjisini ona verir, kristal qəfəsin daxili enerjisi artır və metal qızır, yəni elektronun nizamlı hərəkətinin kinetik enerjisi metalın qızmasına sərf olunur. Deməli, metaldan cərəyan keçərkən onun qızması elektronların öz enerjilərini toqquşma zamanı kristal qəfəsə verməsidir. Elektron hər toqquşmada qəfəsə (14.5)-lə təyin olunan qədər enerji verir. Bir saniyədə elektron dəfə toqquşur. Onda n elektronun 1 saniyədə qəfəsə verdiyi enerji



(14.6)

olar. Bu Coul-Lens qanunudur. Burada n konsentrasiya olduğu üçün bu düstur cərəyanın güc sıxlığını ifadə edir. (14.6) düsturu Coul-Lens qanununun differensial şəkildə ifadəsidir. Onu (13.22) ilə müqayisə etsək yenə də keçiricilik əmsalı üçün (14.4) düsrunu alarıq.

Videman-Frans qanunu. Bu qanuna görə istilikkeçirmə və elektrik keçirmə əmsallarının nisbəti bütün metallar üçün eyni olub temperaturla düz mütənasibdir. VII Fəsil §5-də istilikkeçirmə əmsalı üçün alınmış ifadədə nəzərə alsaq

(14.7)

olar. Axırıncı düsturu (14.4)-ə bölsək



alınar. Burada bərabərliyini nəzərə alsaq



(14.8)

olar. Bu düstur Videman-Frans qanununu ifadə edir.



İfrat keçiricilik. Klassik elektron nəzəriyyəsinə əsasən temperatur azaldıqda metalın xüsusi müqaviməti azalır. Doğrudan da təcrübə bunu təsdiq edir. Ancaq aşağı temperaturlarda klassik nəzəriyyə özünü doğrultmur. Temperaturun kiçik qiymətlərində xüsusi müqavimətin temperaturdan xətti asılılığı pozulur. Müəyyən bir temperaturda müqavimət sıçrayışla sıfra enir, metal ifrat keçirici hala keçir. Temperaturun bu qiyməti böhran temperaturu adlanır. Bu temperatur müxtəlif metallar üçün müxtəlif olur; ifratkeçincilərdə cərəyan onu yaradan sahəni götürdükdən sonra uzun müddət davam edir, onun daxilində maqnit sahəsi olmur, hətta onu maqnit sahəsinə saldıqda maqnitlənmə ifratkeçiricinin daxilinə getdikcə eksponensial qanunla azalır.

Maqnıt sahəsi metalı ifratkeçiricilik halından çıxarır. Bu hadisələr klassik elektron nəzəriyyəsi ilə izah oluna bilmir.

Klassik elektron nəzəriyyəsinin çətinlikləri özünü xüsusi müqavimətin temperaturdan asılılığında da göstərir. Məlumdur ki, (14.4) düsturuna daxil olan istilik hərəkətinin sürəti ilə mütənasibdir, yəni müqavimət klassik elektron nəzəriyyəsinə görə ilə mütənasib dəyişməlidir, ancaq təcrübə T ilə mütənasib olduğunu göstərir. Metallarda molyar istilik tutumu klassik nəzəriyyəyə görə qeyri-metallardan elektron qazının molyar istilik tutumu qədər çox alınır. Əslində isə onların molyar istilik tutumları bir-birindən o qədər fərqlənmir.

Bu çətinliklər ondan irəli gəlir ki, elektronların kristal qəfəsdə hərəkəti Nyuton mexanikasına tabe deyildir, onların paylanması Maksvell-Bolsman qanunu üzrə yox, Fermi-Dirak paylanması üzrədir, metal daxilindəki elektronların bir-biri ilə qarşılıqlı təsiri mövcuddur.

Buna baxmayaraq klassik nəzəriyyə praktik məsələlərin həllində müvəffəqiyyətlə tətbiq olunur, alınan nəticələr təcrübi nəticələri izah etməyə imkan verir.
2. Yarımkeçiricilərin məxsusi və aşqar keçiriciliyi
Yarımkeçiricilər xüsusi müqavimətlərinə görə metallarla dielektriklər arasında yerləşir. Metallar üçün dielektriklər üçün yarımkeçiricilər üçün Om·m-dir. Yarımkeçiriciləri metallardan fərqlən­dirən əsas cəhət onların keçiriciliyinin xarici faktorlardan, o cümlədən temperaturdan asılı olaraq kəskin artmasıdır (metallarda temperatur artdıqda keçiricilik azalır). Bu asılılığın mexanizmi də fərqlidir. Yarımkeçiricilərdə temperatur artdıqda yük daşıyıcılarının konsentrasiyası artır. Metallarda isə konsentrasiya demək olar ki, dəyişmir.

Yarımkeçiricilərin əsas nümayəndələri dövri sistemin IV qrupundakı Ge, Si və onlann birləşmələridir. III və V, II və VI elementlərinin və s. birləşmələri də yarımkeçirici xassələrə malikdirlər. Yarımkeçirici maddələr sırası çox genişdir.

Yarımkeçiricilərin metallarla ümumi cəhəti ondan ibarətdir ki, hər ikisində də keçiricilik valent elektronların hesabına yaranır. Fərq ondadır ki, metallarda valent elektronları kristal əmələgəlmə prosesində sərbəstləşirlər, lakin yarımkeçiricilərdə onlar bağlı halda olurlar. Dielektrik kristallarda da valent elektronları bağlı halda olurlar. Lakin yarımkeçiricilərdə bu bağlılıq dielektriklərə nisbətən zəifdir.

Yarımkeçiricilərdə məxsusi və aşqar keçiricilik olur.



Məxsusi keçiricilik. Verilmiş maddənin yalnız öz atomlarının elektronları hesabına yaranan keçiricilik məxsusi keçiricilik adlanır. Yuxanda qeyd edildi ki, yarımkeçirici kristallarda bütün elektronlar bağlı haldadır. Məsələn, Si-un 4 valent elektronu vardır. Onun kristallik quruluşu elədir ki, iki Si atomu hər biri bir elektronu digəri ilə ortaqlaşdıraraq kovalent rabitə yaradırlar. İdeal kristalda bütün valent elektronları kovalent rabitədə olurlar. Temperaturu artırdıqda kristal qəfəsin rəqslərinin amplitudu artır və valent rabitələrin bəziləri qırılır, yəni elektron sərbəstləşir. Xarici elektron sahəsi olarsa bu elektronlar keçiricilikdə iştirak edirlər. Elektronun çıxdığı yer deşik adlanır. Bu deşik başqa rabitə elektronu tərəfindən tutula bilər. Bu halda həmin elektronun yeri boşalacaqdır. Bu deşiklər özlərini sərbəst müsbət yük kimi aparırlar və keçiricilikdə iştirak edirlər. Beləliklə yarımkeçiricidə həm elektronların, həm də deşiklərin hesabına keçiricilik yaranır. Bu keçiricilik məxsusi keçiricilik adlanır.

Göründüyü kimi, elektron və deşik eyni zamanda yaranır. Temperaturun yüksəlməsi ilə onların konsentrasiyası kəskin artır. Keçiricilik yüklərin konsentrasiyası ilə mütənasib olduğundan onun da artması kəskin olur.

Elə hal ola bilər ki, deşik sərbəstləşmiş elektron tərəfindən tutula bilər. Bu hadisə rekombinasiya adlanır. Rekombinasiya yük daşıyıcılarının azalmasına səbəb olur. Ancaq temperaturun artması ilə elektron-deşik cütünün yaranma ehtimalı rekombinamiyanın ehtimalından çox böyükdür. Ona görə də yarımkeçiricidə lıər bir temperatura uyğun yükdaşıyıcılarının tarazlaşmış konsentrasiyası və keçiriciliyi olur. Bu keçiricilik yarımkeçiricinin məxsusi keçiriciliyidir.

Aşqarkeçiticilik. Yarımkeçiricinin kristal qəfəsdəki elementinin başqa valentli elementlə əvəz olunması nəticəsində yaranan keçiricilik aşqar keçiricilik adlanır. Məsələn, germaniumun bir atomu fosforun atomu ilə əvəz edildikdə onun 4 valent elektronu kovalent rabitənin yaranmasında iştirak edir. 1 elektronu isə artıq qalır. Bu artıq elektronun fosforla əlaqəsi çox zəif olur və keçiricilikdə iştirak edə bilir. Deməli germaniuma verilmiş hər fosfor atomu bir sərbəst elektron verir, fosfor aşqarı germaniumda elektronların sayını artırır və keçiricilik həmin elektronların hesabına yaranır. Belə tip yarımkeçirici n-tip yarımkeçirici, belə aşqar isə donor adlanır.

Germaniumun bir atomu bor atomu ilə əvəz edildikdə 3 valent elektronları olduğundan bir rabitənin yeri boş qalacaqdır, yəni deşik yaranacaqdır. Bu yer başqa rabitə elektronu tərəfindən tutulduqda bu elektronun yeri boşalacaq və deşik kristalın həcmində yerini dəyişəcəkdir. Beləliklə, hər bor atomu 1 deşik əmələ gətirəcəkdir. Deməli, germaniumun atomu bor atomu ilə əvəz olunduqda yarımkeçiricidə deşiklərin sayı artır. Belə yarımkeçirici p-tip yarımkeçirici, aşqar isə akseptor adlanır.

Yuxarıda deyilənlərdən aydın olur ki, aşqar keçiricilik ya elektronlar, ya da deşiklər hesabına ola bilər.

Yüksək temperaturlarda məxsusi keçiricilik kəskin artdığı üçün keçiricilik həm elektron, həm də deşiklər hesabına olur. Yalnız aşağı temperaturlarda aşqar keçiricilik üstünlük təşkil edir.



Yarımkeçirici diod və triod. Tutaq ki, müstəvi üzlü zəif konsentrasiyalı n-tip germanium kristalı vardır. Onun bir üzündən akseptor aşqar vurulur. Onda kristalın bir tərəfi (məsələn, sol tərəfi) n-tip, digər tərəfi p-tip yarımkeçirici olur. Onları ayıran OO1 sərhəddində (şəkil) yüklərin bir-birinin daxilinə diffuziyası yaranacaqdır. Sərhəddin yaxın ətrafında bir-birinə miqdarca bərabər olan əks işarəli yüklərdən bir təbəqə əmələ gələcəkdir (AB təbəqəsi). Bu təbəqənin yaratdığı sahə elektronları sağ, deşikləri sol tərəfə keçməyə qoymur. Ona görə bu təbəqəyə bağlayıcı təbəqu və ya p-tip keçid deyilir. Bu təbəqu elektronlar və deşiklər üçün potensial çəpər rolu oynayır. Belə sistemdə elektrik sahəsi yaratsaq sahənin istiqamətindən asılı olaraq p-n keçidinin potensial çəpərinin hündürlüyü dəyişəcəkdir. Əgər kristalın p tərəfini mənbəyin müsbət, n tərəfini mənfi qütbünə bağlasaq potensial çəpərin hündürlüyü azalacaq, əsas yük daşıyıcılarının hərəkət istiqaməti xarici sahənin istiqaməti ilə üst-üstə düşdüyü üçün cərəyan şiddəti artacaqdır.

Bu, düz keçid adlanır (şəkildə qrafikin OA hissəsi). Xarici sahə əks istiqamətdə olduqda potensial çə­­pə­rin hündürlüyü artır. Əsas yük­lə­rin yaratdığı cərəyan çox kiçik olur və tezliklə doyma halına çatır (tərs ke­çid) (qrafikdə OB hissəsi). Ancaq gər­ginliyin qiymətini çox artırdıqda tərs keçidin cərəyanı kəskin artır (BS hissəsi), yarımkeçirici deşilir. Təsvir olu­nan yarımkeçirici sistem diod ad­lanır. Şəkildə yarımkeçirici dio­dun volt-amper xarakteristikası göstə­ril­mişdir. Düz keçidin cərəyan şid­də­ti tərs keçidin cərəyan şiddə­tindən çox-çox böyükdür, yəni bir isti­qa­mətdə keçiricilik yüksəkdir, əks istiqamətdə isə zəifdir. Diodun bu xassəsindən dəyişən cərəyanları düzləndirmək, zərrəcikləri və elektromaqnit dalğa­la­rını detektə etmək və s. işlərdə istifadə olunur.

İki p-n keçidə malik olan kristal triod və ya tran­zis­tor adlanır. Kristalın kənarları eyni, orta hissəsi isə onlardan fərqli tip yarımkeçirici olur.

Kənarları p-tip, orta hissəsi n-tip olan triod şəkildə göstərilmişdir. Orta his­sə baza, onun solunda və sa­ğın­da olan yarımkeçiricilər isə uy­ğun olaraq emitter (E) və kol­lektor (K) adlanır. Burada elek­tronların konsentrasiyası emitter və kollektorda deşik­lə­rin kon­sentrasiyasından kiçik götü­rülür. Emitter-baza siste­mi­nə gərginlik əsas yüklərin hərəkəti istiqamətində verilir. Baza-kollektor sisteminə isə əks istiqamətdə və böyük gərginlik verilir. Belə olduqda Emitter-baza p-n keçidinin potensial çəpərinin hündürlüyü azalır, baza-kollektorda isə artır. Emitterdən bazaya doğru deşiklər istiqamətlənmiş hərəkət edərək düz keçidə uyğun cərəyan yaradırlar. Bazaya keçmiş deşiklər yollarını davam etdirərək kollektora diffuziya edirlər. Bazanın qalınlığı az olduğu üçün rekombinasiyanı nəzərə almamaq olar. Bu halda qəbul etmək olar ki, kollektor cərəyanı emitter cərəyanına bərabərdir. Eyni miqdarda olan cərəyan müqavimət böyük olan yerdə daha çox gərginlik düşgüsü yaradır. Baza-kollektor kontaktında müqavimət çox böyük olduğu üçün orada gərginlik düşgüsü də çox böyük olur. Buradan görünür ki, tranzistor gərginliyi və ona uyğun gücü artırır. Tranzistorun bu xassəsindən zəif siqnalları gücləndirmək üçün istifadə edilir.

Yuxarıda qeyd olundu ki, yarımkeçiricilərin keçiriciliyi xariç təsirlərdən asılıdır. Tcmperaturun artması ilə keçiriciliyin artmasından istifadə edərək yarımkeçirici termometrlər - termorezistorlar (termister) düzəldilir. Yarımkeçiricinin üzərinə işıq saldıqda da onun keçiriciliyi artır. Bu prinsipdə işləyən qurğu fotorezistor adlanır. Kənardan zərrəciklər düşdükdə də keçiricilik dəyişir (detektorlar) və s.
3. Elektrolitlərdə elektrik cərəyanı
Tərkibində kifayət qədər sərbəst ionlar olan maddə elektrolit adlanır.

Bu maddələr qrupuna bir çox duzların, əsasların, qələvilərin, turşuların suda məhlulları aiddir.

Elektrolilik dissosiasiya. Maddələr həll olduqda onun molekulları həlledicinin molekulları tərəfindən əhatə olunurlar. Həlledicinin molekullarının elektrik sahəsinin (dipolun elektrik sahəsi, XI Fəsil, §2) təsiri ilə həll olan maddənin molekulları müsbət və mənfi ionlara parçalanırlar. Bu hadisə elektrolitik dissosiasiya adlanır. Dissosiasiya zamanı yaranmış əks işarəli ionlar rastlaşaraq yenidən neytral molekula çevrilə bilirlər. Bu hadisə isə rekombinasiya adlanır. Dissosiasiya nəticəsində yaranmış ionların sayı artdıqca onların bir-birinə rastgəlmə ehtimalları da, yəni rekombinasiya ehtimalı da artır. Elə vəziyyət yaranır ki, artıq ionların sayı dəyişmir, yaranan ionların sayı rekombinasiya edən ionların sayına bərabər olur və dinamik tarazlıq yaranır. Bu tarazlıq dissosiasiya dərəcəsi ilə xarakterizə olunur. Dissosiasiya dərəcəsi  ilə isarə olunur və həll olan maddənin molekullarının dissosiasiya etmiş hissəsini göstərir. Tutaq ki, məhlulda həll olan maddənin molekullarının konsentrasiyası n-dir. Onda həmin molekulların ionlara parçalanmışlarının sayı , salamat qalanlarının sayı isə olur.

Aydındır ki, vahid zamanda vahid həcmdə dissosiasiya edən molekulların sayı n1 salamat qalan molekulların sayı ilə mütənasib olacaqdır, yəni



rekombinasiya edənlərin sayı n2 isə dissosiasiya olunmuş molekulların sayının kvadratı ilə mütənasib olacaqdır (molekullar iki iona parçalandığı üçün), yəni



Dinamik tarazlıq yarandıqda n2=n olur. Bu şərtə görə yuxarıdakı iki ifadənin bərabərliyindən dissosiasiya dərəcəsi tapılır:



(14.9)

Burada A-elektrolitin təbiətindən və temperaturdan asılı olan əmsal, B -isə ölçü əmsalıdır. Elektrolitlərdə həlledicinin molekullarının dipol momenti nə qədər böyük olarsa, onun yaratdığı sahə də bir o qədər böyük olacaqdır. Həlledicinin və həll olan maddələrin molekulları arasında dipol-dipol, kvadrupol qarşılıqlı təsir olduğunu qəbul etsək, onda A/B nisbətini həlledicinin dielektrik nüfuzluğu ilə mütənasib olduğunu yazmaq olar, yəni (14.9) düsturunu



kimi yazmaq olar. Buradan görünür ki, olması üçün, yəni həll olan maddənin tam dissosiasiya etməsi üçün təkcə konsentrasiyanın kiçik olması kafi deyildir, həm də həlledicinin dielektrik nüfuzluğu böyük olmalıdır. Beləliklə, dinamik tarazlıqda olan elektrolitdə dissosiasiya dərəcəsi o vaxt böyük olur ki, həlledicinin dielektrik nüfuzluğu və ya onun molekullarının dipol momenti böyük olsun. Bütün bəsit həlledicilərdən dielektrik nüfuzluğu ən böyük olan sudur. Ona görə də su ən yaxşı həlledicidir.



Elektorlitlərin keçiriciliyi. Gördük ki, elektrolitlərdə dissosiasiya dərəcəsinin vahidə yaxın qiymətlərində çox sayda sərbast yük daşıyıcıları vardır. Onların konsentrasiyası böyük olduğu üçün elektrolit naqillər qrupuna aiddir. Metallarda yük daşıyıcıları təkcə sərbəst elektrondan ibarətdir və cərəyan sıxlığı vahid zamanda vahid səthdən keçən elektronların yükünə bərabərdir. Elektrolitlərdə isə sahə yarandıqda hər iki işarədən olan ionlar nizamlı hərəkət edərək cərəyan yaradırlar və cərəyan sıxlığı hər bir işarədən olan ionların cərəyan sıxlıqlarının cəminə bərabər olur:

Müsbət və mənfi ionların konsentrasiyalarının eyni olduğunu və (13.5) düsturunu nəzərə alaraq



(14.10)

yazmaq olar. Burada q -ionun yükü, -ionların qərarlaşmış hərəkətlərinin sürətidir. Bu sürətlər xarici sahənin intensivliyi ilə düz mütənasibdir:



(14.11)

Burada -müsbət, -mənfi ionun yürüklüyü adlanır. Bu ifadələri (14.10)-da yerinə yazsaq, alarıq



(14.12)

Bu düstur elektrolitlər üçün differensial formada Om qanununu ifadə edir. Onun (13.13) düsturu ilə müqayisəsindən elektrolitlərin keçiriciliyi üçün aşağıdakı ifadəni alarıq:



(14.13)

Yürüklük vahid intensivliyə malik olan sahədə ionun qərarlaşmış hərəkət sürətinə ədədi qiymətcə bərabər olan kəmiyyətdir. Elektrolit özlü məhluldur. İonun hərəkəti zamanı ona daxili sürtünmə qüvvəsi təsir edir. İonların ölçüləri müxtəlif olduğu üçün (məsələn ) onlara təsir edən sürtünmə qüvvəsi fərqli olacaq və ona görə də yürüklük də: bir-birindən fərqlənəcəkdir. Beləliklə (14.13)-dən görünür ki, elektrolitlərin keçiriciliyi bir işarədən olan ionların sayı (an), onların yürüklüklərinin cəmi və ionun daşıdığı yükün miqdarı ilə düz mütənasibdir.



Elektrolitlərdə metallardan fərqli olaraq temperatur artdıqda keçiricilik artır (müqavimət azalır). Belə asılılıq temperatur artdıqda dissosiasiya dərəcəsinin artması və elektrolitin özlülüyünün azalması ilə izah olunur. Özlülük azaldıqda ionların yürüklüyü artır.

(14.12) düsturu göstərir ki, elektro­lit­lər­də metallarda olduğu kimi cərəyan sıxlığı xarici sahənin intensivliyi ilə düz mütənasibdir, yəni elektrolitin də volt-amper xarakteristikası düz xəttdir. Lakin bu düz xətt koordinat başlan­ğı­cından yox, gərginlik oxundan U' qədər parça ayıraraq keçir (şəkil 84). Bu parçaya uyğun gərginlik ionların hərəkəti zamanı yüklərin polyarlaşması hesabına yaranan gərginlikdir. Onun qiyməti elektrolitdən asılıdır.



Elektroliz. Faradey qanunları. Elektrolitə iki metal (keçirici) lövhə salaq və onları şəkildə göstərildiyi kimi yükləyək (bu lövhələr elektrod - müsbət yüklənmiş lövhə anod, mənfi yüklənmiş lövhə isə katod adlanır). Onda elektrolit daxilində sahə yaratsaq və sahənin təsiri ilə müsbət ionlar (kationlar) katoda, mənfi ionlar (anionlar) anoda doğru hərəkət edərək cərə­yan yaradacaqlar. Kationlar katod üzərinə oturaraq ondan elektron alıb neytrallaşacaq, anionlar isə anod üzərinə oturub öz artıq elektronunu ona verərək neytrallaşacaqdır (elektronların və elektrolitin xarakterindən asılı olaraq elektrodlara gələn maddələr yeni­dən reaksiyaya girə bilərlər və ya elektrod üzərində yığılarlar). Elektrolitdən cərəyan

keçərkən onun tərkib hissələrinin elektrodlar üzərində ayrılmast hadisəsi elektroliz adlanır. Elektroliz qanunlan Faradey tərəfindən təcrübi olaraq müəyyən edilmişdir. Faradeyin I qanununa görə elektrolitdən cərəyan keçərkən elektrodda ayrılan maddənin miqdarı elektrolitdən keçən yükün miqdarı ilə mütənasibdir.



m=kq (14.14)

və ya cərəyan sabit olarsa



m=kJt

cərəyan sabit olmazsa



Burada k - elektrolitin təbiətindən asılı olub elektrokimyəvi ekvivalent adlanır. O, ədədi qiymətcə elektrolitdən 1 kl yük keçdikdə elektrodda ayrılan maddənin miqdarına bərabər olan kəmiyyətdir.

Faradeyin II qanunu elektrokimyəvi ekvivalentin kimyəvi ekvivalentlə mütənasib olduğunu ifadə edi

(14.15)

Burada M - ayrılan maddənin molyar kütləsi, z - onun valentliyi, F - isə Faradey ədədi adlanır.

Axırıncı ifadəni (14.14) düsturunda yazaq. Onda

(14.16)

alınar. Əgər elektrod üzərində ayrılan maddənin molekul kütləsini mu və oraya gələn ionların sayını N ilə işarə etsək olar. Hər bir ionun yükü ze olduğundan elektrod üzərinə gələn ionların daşıdığı yük isə q=zeN olur. Axırıncı ifadələri (14.16) yerinə yazsaq



(14.17)

alınar. Faradey ədədi BS-də kl/mol, kimyəvi ekvivalent isə kl/mol ilə ölçülür. Bu vahidə kiloqram ekvivalent deyilir. (14.16)-da M/z=1 yazaq.



m=q/F olar. Buradan görünür ki, elektrodda ixtiyari maddənin kimyəvi ekvivalentinə ədədi qiymətcə bərabər olan miqdarda (yəni 1 kq-ekvivalent) maddə ayırmaq üçün elektrolitdən Faradey ədədinə bərabər miqdarda yük keçməsi lazımdır. Faradey ədədinin (14.17) ifadəsini (14.16)-da yerinə yazsaq alarıq:

(14.17')

Bu düsturdan istifadə edərək təcrübi üsulla elektronun yükünü hesablamaq olar.

Elektroliz hadisəsindən əşyaların üzərinə metal təbəqə çəkməkdə, filizlərdəki metalları bir-birindən ayırmaqda, səthləri hamarlamaqda, ağır su almaqda, elektrolitik kondensatorlar hazırla­maqda istifadə edilir.


Yüklə 224,05 Kb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə