Что такое электролиз? Кратко

Электролиз — это процесс, использующий электроэнергию для проведения химической реакции. Электроды с положительным и отрицательным зарядом помещают в жидкость, и положительно заряженные ионы притягиваются к отрицательно заряженному электроду, где к ним добавляются электроны. В то же время отрицательно заряженные ионы притягиваются к электроду с положительным зарядом и окисляются. Так, с помощью электролиза из жидкого оксида алюминия можно получить чистый алюминий, а кислород тем временем отойдет к положительному электроду и улетучится.

Процесс электролиза эффективно используется в аккумуляторах, только в обратном порядке: электричество образуется в результате химических реакций. Пластины меди и цинка помещают в раствор серной кислоты, и между ними образуется электрический ток. Электроны цинкового электрода по проводу попадают на медную пластину, где они соединяются с ионами водорода, и образуется газообразный водород. Во многих современных аккумуляторах в качестве электролита используется паста гидроксида калия.

Топливные элементы — это те же аккумуляторы, но они получают топливо из внешнего источника. Они способны производить электроэнергию, например, с помощью окисления постоянно подаваемого газообразного водорода, в результате чего образуется вода.

Что такое химические связи. Кратко

Химические связи помогают химическим элементам держаться вместе и формировать соединения. Химические связи возникают, когда атомы находятся в устойчивом положении, а их внешняя электронная оболочка — она же валентная оболочка — либо полностью заполнена, либо пуста.

Ковалентные связи возникают, когда атомы объединяются, чтобы заполнить свои валентные оболочки с помощью I обмена электронами. К примеру, в оболочке атома водорода находится всего один валентный электрон. Молекулы водорода образуются благодаря тому, что два атома водорода соединяются и делятся внешними электронами и заполняют свои валентные оболочки. В валентной оболочке кислорода есть два пустых места, поэтому с помощью ковалентной связи их заполняют два атома водорода, и получается вода.

В результате ионной связи вещество — чаще всего металл — отдает электрон другому атому. Например, хлорид натрия (поваренная соль) образуется, когда натрий отдает электрон хлору. Ионы натрия и хлора имеют противоположные электрические заряды, и молекула не распадается благодаря силе электростатического поля между ними.

Что такое химическая реакция? Кратко

В химии реакция — это взаимодействие двух или более атомов или молекул, в результате которого образуется новое соединение. К примеру, в результате реакции «окисления» железа кислородом происходит коррозия и образуется оксид железа.

Существует и процесс с противоположным эффектом — удалением кислорода из железных руд, таких как гематит (Fe2O3). Он называется восстановлением. В двух словах, окисление — это потеря атомом электронов во время образования связи, а восстановление — добавление электронов. Горение — это реакция между горючим веществом и кислородом с выделением тепла. Так, метан и природный газ при соприкосновении с кислородом горят, в результате чего образуются водяной пар и двуокись углерода.

Катализаторами называются вещества, ускоряющие химическую реакцию, при этом они не теряют свои химические свойства. Некоторые реакции могут быть обратимыми, как, например, «процесс Габера», в котором азот и водород вступают в реакцию и образуют аммиак (NH3). Данная реакция называется равновесной, так как прямая реакция проходит с той же скоростью, что и обратная, в результате которой аммиак разделяется на азот и водород.

Что такое полупроводники. Кратко

Полупроводник — это материал, который обладает лучшей проводимостью, чем изоляционный материал (в том числе керамика), но меньшей в сравнении с проводниками, такими как медь. Полупроводники могут быть чистыми элементами, как, например, кремний или германий, или химическими соединениями, как арсенид галлия или селенид кадмия.

При движении в полупроводнике электроны оставляют после себя «дырки» с условным положительным зарядом — данное свойство эффективно используется в транзисторах, которые работают как переключатели. Так, в транзисторе типа N-P-N полупроводник P-типа (в котором есть избыток дырок с положительным зарядом) находится между полупроводников N-типа (с избыточным содержанием отрицательно заряженных электронов).

При подаче электрического тока на «базу» транзистора проводимость области с полупроводником P-типа возрастает, что в свою очередь увеличивает интенсивность электрического тока в транзисторе от коллектора к эмиттеру. Сегодня транзисторы умещаются на микросхемах. Полупроводники играют огромную роль почти во всех современных электронных устройствах.

Что такое полимеры? Кратко

Полимерами называются вещества, которые состоят из больших молекул, состоящих, в свою очередь, из множества повторяющихся звеньев. К природным полимерам относится крахмал, который состоит из повторяющихся звеньев глюкозы, и белки, представляющие собой длинные цепочки аминокислот. Большинство полимеров — это органические соединения, в основе которых лежит углерод.

Пластмассы — это синтетические полимеры. Полиэтилен — один из самых простых полимеров, состоит из повторяющихся звеньев СН2 (этилен). В зависимости от температуры и давления при производстве молекулы этилена могут создавать высокопрочный полиэтилен, используемый для изготовления, например, бутылок для молока, а могут произвести менее прочный — для производства упаковочной пленки либо пакетов для сэндвичей.

Поливинилхлорид — полимер, схожий с полиэтиленом, но в его состав также входят атомы хлора. Этот жесткий полимер используется для производства труб, оконных рам и виниловых сайдингов. В его состав добавляют смягчающие компоненты для производства таких товаров, как дождевики и шторки для душа.