в чем различие между диссоциацией электролитов и ионизацией газов
Разница между ионизацией и диссоциацией
Содержание:
Ключевые области покрыты
1. Что такое ионизация
— определение, объяснение
2. Что такое диссоциация
— определение, объяснение, постоянная диссоциации
3. В чем разница между ионизацией и диссоциацией
— Сравнение основных различий
Ключевые слова: атом, диссоциация, константа диссоциации, электроны, ионное соединение, ионизация, энергия ионизации, ионные пары, излучение, радикал
Что такое ионизация
Ионизация атомов происходит за счет удаления электронов из атома. Когда электрон удаляется из нейтрального газообразного атома путем добавления энергии, он образует одновалентный катион. Количество энергии, необходимое для этого, известно как первая энергия ионизации этого атома.
Рисунок 1: Энергии ионизации некоторых элементов
Ионизация, которая имеет место в жидком растворе, является образованием ионов в растворе. Например, когда молекулы HCl растворяются в воде, ионы гидрония (H3О + ) образуются. Здесь HCl реагирует с молекулами воды и образует положительно заряженные ионы гидроксония и отрицательно заряженный хлорид (Cl – ) ионы.
Ионизация может происходить при столкновениях. Это происходит в основном в газах, когда электрический ток проходит через газ. Если электроны в потоке имеют достаточное количество энергии, необходимое для удаления электронов из молекул газа, они вытеснят электроны из молекул газа, создавая пары ионов, которые состоят из отдельного положительного иона и отрицательного электрона. Здесь отрицательные ионы могут также образовываться, потому что некоторые электроны имеют тенденцию прикрепляться к молекулам газа, а не вытягивать электроны наружу.
Ионизация происходит, когда энергия излучения или достаточно энергичные заряженные частицы пропускаются через твердые вещества, жидкости или газы; например, альфа-частицы, бета-частицы и гамма-излучение могут ионизировать вещества.
Что такое диссоциация
Основными причинами диссоциации являются добавление растворителя и добавление энергии в виде тепла. Когда ионное соединение растворяется в воде, оно диссоциирует на свои ионные составляющие. Когда NaCl растворяется в воде, полученный раствор содержит Na + катионы и Cl – анионы.
Рисунок 2: Диссоциация ацетилсалициловой кислоты
Константа диссоциации
Константа диссоциации представляет собой соотношение между концентрациями продуктов и концентрацией реагента после диссоциации. Это имеет постоянное значение, если температура постоянна. Давайте рассмотрим пример воды.
Константа диссоциации воды тогда
Разница между ионизацией и диссоциацией
Определение
концепция
теория
Ионизация: Ионизация происходит, когда атом или молекула приобретают или теряют электрон (или несколько электронов).
Диссоциация: Диссоциация происходит с добавлением растворителя и добавлением энергии в виде тепла.
Конечный продукт
Ионизация: Ионизация всегда образует ионы в конце концов.
Диссоциация: Диссоциация образует атомы, ионы или молекулы, которые меньше исходного материала.
Заключение
Ионизация и диссоциация в основном выражают одну и ту же теорию: разделение компонентов. Основное различие между ионизацией и диссоциацией состоит в том, что ионизация всегда образует электрически заряженные частицы, тогда как диссоциация может образовывать или не образовывать электрически заряженные частицы.
Ссылка:
1. «Ионизация». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 17 октября 2016 г.,
§ 114. Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный разряды (окончание)
Самостоятельный разряд. Что будет происходить с разрядом в газе, если продолжать увеличивать разность потенциалов на электродах?
Казалось бы, сила тока и при дальнейшем увеличении разности потенциалов должна оставаться неизменной. Однако опыт показывает, что в газах при увеличении разности потенциалов между электродами, начиная с некоторого её значения, сила тока снова возрастает (рис. 16.31). Это означает, что в газе появляются дополнительные ионы помимо тех, которые образуются за счёт действия ионизатора. Сила тока может возрасти в сотни и тысячи раз, а число ионов, возникающих в процессе разряда, может стать таким большим, что внешний ионизатор будет уже не нужен для поддержания разряда. Если убрать внешний ионизатор, то разряд может не прекратиться.
Запомни
Разряд, происходящий в газе без внешнего ионизатора, называется самостоятельным разрядом.
Ионизация электронным ударом. Каковы же причины резкого увеличения силы тока в газе при больших напряжениях?
Рассмотрим какую-либо пару заряженных частиц (положительный ион и электрон), образовавшуюся благодаря действию внешнего ионизатора. Появившийся таким образом свободный электрон начинает двигаться к положительному электроду — аноду, а положительный ион — к катоду. На своём пути электрон встречает ионы и нейтральные атомы. В промежутках между двумя последовательными столкновениями кинетическая энергия электрона увеличивается за счёт работы сил электрического поля. Чем больше разность потенциалов между электродами, тем больше напряжённость электрического поля.
Кинетическая энергия электрона перед очередным столкновением пропорциональна напряжённости поля и длине l свободного пробега электрона (пути между двумя последовательными столкновениями):
Важно
Если кинетическая энергия электрона превышает работу Ai, которую нужно совершить, чтобы ионизовать нейтральный атом, т. е.
то при столкновении электрона с атомом происходит ионизация (рис. 16.32).
Запомни
Процесс выбивания быстродвижущимся свободным электроном при соударении у нейтрального атома одного или нескольких электронов называют ионизацией электронным ударом.
В результате вместо одного свободного электрона образуются два (налетающий на атом и вырванный из атома).
Эти электроны, в свою очередь, получают энергию в поле и ионизуют встречные атомы и т. д. Число заряженных частиц резко возрастает, возникает электронная лавина.
Но одна ионизация электронным ударом не может обеспечить длительный самостоятельный разряд. Действительно, ведь все возникающие таким образом электроны движутся по направлению к аноду и по достижении анода «выбывают из игры». Для существования разряда необходима эмиссия электронов с катода (напомним, что слово эмиссия означает «испускание»). Эмиссия электронов может быть обусловлена несколькими причинами. Положительные ионы, образовавшиеся при столкновении свободных электронов с нейтральными атомами, при своём движении к катоду приобретают под действием поля большую кинетическую энергию. При ударах таких быстрых ионов о катод с поверхности последнего выбиваются электроны.
Кроме того, катод может испускать электроны при нагревании его до высокой температуры. При самостоятельном разряде нагрев катода может происходить за счёт бомбардировки его положительными ионами, что происходит, например, при дуговом разряде.
Итак, в газах при больших напряжённостях электрических полей электроны достигают таких больших энергий, что начинается ионизация электронным ударом. Разряд становится самостоятельным и продолжается без внешнего ионизатора.
В разреженном газе самостоятельный разряд возникает при сравнительно небольших напряжениях. Благодаря малому давлению длина пробега электрона между двумя ударами велика, и он может приобрести энергию, достаточную для ионизации атомов. При таком разряде газ светится, цвет свечения зависит от рода газа. Свечение, возникающее при тлеющем разряде, широко используется для рекламы, для освещения помещения лампами дневного света.
Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа.
Токи в газах. Эмиссия электронов. Ионизация газов
Вопросы к параграфу
1. В чём различие между диссоциацией электролитов и ионизацией газов?
2. Что такое рекомбинация?
3. Почему после прекращения действия ионизаторов газ снова становится диэлектриком?
4. При каких условиях несамостоятельный разряд в газах превращается в самостоятельный?
5. Почему ионизация электронным ударом не может обеспечить существование разряда в газах?
§ 3.7. Электрический ток в газах
При комнатных температурах газы являются диэлектриками. Нагревание газа или облучение ультрафиолетовыми, рентгеновскими и другими лучами вызывает ионизацию атомов или молекул газа. Газ становится проводником.
Электрический разряд в газах
Все газы (в том числе и воздух) в естественном состоянии не проводят электрического тока, т. е. являются изоляторами (см. § 3.1). Именно по этой причине оказывается возможным строить «воздушные» линии электропередачи. На свойстве воздуха быть изолятором основана работа обыкновенного выключателя электрического тока, применяемого в ваших квартирах. Поворачивая выключатель, мы создаем воздушный промежуток между двумя точками электрической цепи и тем самым размыкаем ее.
В том, что воздух является плохим проводником электрического тока, можно убедиться непосредственно на следующем опыте. Возьмем электрометр с присоединенными к нему дисками плоского конденсатора и зарядим его (рис. 3.10, а). При комнатной температуре, если воздух достаточно сухой, конденсатор заметно не разряжается — положение стрелки электрометра не изменяется. Чтобы заметить уменьшение угла отклонения стрелки электрометра, требуется длительное время. Это показывает, что электрический ток в воздухе между дисками очень мал.
Изолирующие свойства газов (воздуха) объясняются отсутствием в них свободных электрических зарядов: атомы и молекулы газов в естественном состоянии являются нейтральными.
Видоизменим наш опыт. Нагреем воздух между дисками пламенем спиртовки (рис. 3.10, б). Заметим, что угол отклонения стрелки электрометра быстро уменьшается, т. е. уменьшается разность потенциалов между дисками конденсатора — конденсатор разряжается. Следовательно, нагретый воздух между дисками стал проводником и в нем устанавливается электрический ток.
Процесс протекания тока через газы называют электрическим разрядом в газах.
Ионизация газов
Рассмотренный выше опыт показывает, что в воздухе между дисками под действием пламени появились заряженные частицы. Тщательными исследованиями было установлено, что носителями электрических зарядов в газах являются ионы и электроны. Откуда же они берутся?
При нагревании газа (воздуха) молекулы начинают двигаться быстрее. При этом некоторые молекулы начинают двигаться так быстро, что часть из них при столкновениях распадается на положительно заряженные ионы и электроны (рис. 3.11). Чем выше температура, тем больше образуется ионов. Распад молекул газа на электроны и положительные ионы называется ионизацией газа.
Нагревание газа до высокой температуры не является единственным способом ионизации молекул или атомов газа. Нейтральные атомы или молекулы газа могут ионизоваться под воздействием других факторов, важнейшими из которых являются рентгеновские лучи и излучения радиоактивных веществ, ультрафиолетовые лучи и т. д. Факторы, вызывающие ионизацию газа, называются ионизаторами.
В газе могут образовываться и отрицательные ионы: они появляются благодаря присоединению электронов к нейтральным атомам или молекулам газа (рис. 3.12).
Итак, в ионизованном газе имеются носители зарядов трех сортов: электроны, положительные ионы и отрицательные. Ионизация газов имеет сходство с электролитической диссоциацией, заключающееся в том, что в обоих явлениях образуются заряженные частицы из нейтральных молекул. Однако здесь имеются и существенные различия. Диссоциация происходит самостоятельно без внешнего воздействия, а ионизация газов — под воздействием ионизатора. Кроме того, при диссоциации образуются заряженные частицы двух сортов — положительные и отрицательные ионы, а при ионизации газов, как мы отмечали, образуются заряженные частицы трех сортов.
Рекомбинация
Процесс ионизации газа всегда сопровождается противоположным ему процессом восстановления нейтральных молекул из разноименно заряженных ионов (или из положительных ионов и электронов) вследствие их электрического (кулоновского) притяжения (рис. 3.13). Такой процесс называют рекомбинацией заряженных частиц. Если действие ионизатора неизменно, то в ионизованном газе устанавливается динамическое равновесие, при котором в единицу времени восстанавливается столько же молекул, сколько их распадается на ионы. При этом концентрация заряженных частиц в ионизованном газе сохраняется неизменной. Если же прекратить действие ионизатора, то рекомбинация начнет преобладать над ионизацией и число ионов быстро уменьшится почти до нуля. Следовательно, наличие заряженных частиц в газе — явление временное (пока действует ионизатор). Этим ионизация газа отличается от электролитической диссоциации. В растворе количество диссоциированных молекул остается неизменным сколь угодно долго.
Механизм электропроводности газов
Механизм проводимости газов похож на механизм проводимости растворов и расплавов электролитов. При отсутствии внешнего поля заряженные частицы, как и нейтральные молекулы, движутся хаотически. Если ионы и свободные электроны оказываются во внешнем электрическом поле, то они приходят в направленное движение и создают электрический ток в газах (рис. 3.14).
Таким образом, электрический ток в газе представляет собой направленное движение положительных ионов к катоду, а отрицательных ионов и электронов — к аноду. Полный ток в газе складывается из двух потоков заряженных частиц: потока, идущего к аноду, и потока, направленного к катоду.
На электродах происходит нейтрализация заряженных частиц, как и при прохождении электрического тока через растворы и расплавы электролитов. Однако в газах отсутствует выделение веществ на электродах, как это имеет место в растворах электролитов. Газовые ионы, подойдя к электродам, отдают им свои заряды, превращаются в нейтральные молекулы и диффундируют обратно в газ.
Еще одно различие в электропроводности ионизованных газов и растворов (расплавов) электролитов состоит в том, что отрицательный заряд при прохождении тока через газы переносится в основном не отрицательными ионами, а электронами, хотя проводимость за счет отрицательных ионов также может играть определенную роль.
§ 114. Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный разряды (окончание)
Ионизация электронным ударом
Каковы же причины резкого увеличения силы тока в газе при больших напряжениях?
Рассмотрим какую-либо пару заряженных частиц (положительный ион и электрон), образовавшуюся благодаря действию внешнего ионизатора. Появившийся таким образом свободный электрон начинает двигаться к положительному электроду — аноду, а положительный ион — к катоду. На своём пути электрон встречает ионы и нейтральные атомы. В промежутках между двумя последовательными столкновениями кинетическая энергия электрона увеличивается за счёт работы сил электрического поля. Чем больше разность потенциалов между электродами, тем больше напряжённость электрического поля.
Кинетическая энергия электрона перед очередным столкновением пропорциональна напряжённости поля и длине l свободного пробега электрона (пути между двумя последовательными столкновениями):
Важно
Если кинетическая энергия электрона превышает работу Ai, которую нужно совершить, чтобы ионизовать нейтральный атом, т. е.
то при столкновении электрона с атомом происходит ионизация (рис. 16.32).
Запомни
Процесс выбивания быстродвижущимся свободным электроном при соударении у нейтрального атома одного или нескольких электронов называют ионизацией электронным ударом.
В результате вместо одного свободного электрона образуются два (налетающий на атом и вырванный из атома).
Эти электроны, в свою очередь, получают энергию в поле и ионизуют встречные атомы и т. д. Число заряженных частиц резко возрастает, возникает электронная лавина.
Но одна ионизация электронным ударом не может обеспечить длительный самостоятельный разряд. Действительно, ведь все возникающие таким образом электроны движутся по направлению к аноду и по достижении анода «выбывают из игры». Для существования разряда необходима эмиссия электронов с катода (напомним, что слово эмиссия означает «испускание»). Эмиссия электронов может быть обусловлена несколькими причинами. Положительные ионы, образовавшиеся при столкновении свободных электронов с нейтральными атомами, при своём движении к катоду приобретают под действием поля большую кинетическую энергию. При ударах таких быстрых ионов о катод с поверхности последнего выбиваются электроны.
Кроме того, катод может испускать электроны при нагревании его до высокой температуры. При самостоятельном разряде нагрев катода может происходить за счёт бомбардировки его положительными ионами, что происходит, например, при дуговом разряде.
Итак, в газах при больших напряжённостях электрических полей электроны достигают таких больших энергий, что начинается ионизация электронным ударом. Разряд становится самостоятельным и продолжается без внешнего ионизатора.
В разреженном газе самостоятельный разряд возникает при сравнительно небольших напряжениях. Благодаря малому давлению длина пробега электрона между двумя ударами велика, и он может приобрести энергию, достаточную для ионизации атомов. При таком разряде газ светится, цвет свечения зависит от рода газа. Свечение, возникающее при тлеющем разряде, широко используется для рекламы, для освещения помещения лампами дневного света.
Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа.
Токи в газах. Эмиссия электронов. Ионизация газов
Вопросы к параграфу
1. В чём различие между диссоциацией электролитов и ионизацией газов?
2. Что такое рекомбинация?
3. Почему после прекращения действия ионизаторов газ снова становится диэлектриком?
4. При каких условиях несамостоятельный разряд в газах превращается в самостоятельный?
5. Почему ионизация электронным ударом не может обеспечить существование разряда в газах?
Помогите пожалуйста ответить на вопросы по физике!
1.какие преимущества имеют терморезисторы по сравнению с обычными термометрами?
2.почему проводимость полупроводников увеличивается при освещении его поверхности?
3.для какой цели в электрических лампах создают вакуум?
4.почему при прохождении тока по резистору электролита происходит перенос вещества, а при прохождении по металлическому проводнику перенос вещества не происходит?
5.что называют электролитической диссоциацией?
6.в чем разница между диссоциацией электролитов и ионизацией газов?
7.перечислите хорошие проводники электрического тока.
8.какие главные технические трудности использования сверхпроводников на практике?
9.какую связь называют ковалентной?
10.что такое запирающий слой?
11.основные типы самостоятельного разряда?
12.что такое плазма?
13.когда вы наблюдали вещество в состоянии плазмы в последний раз?
14.как устроен вакуумный диод?
15.как устроена электролучевая трубка?
16.сформулируйте закон электролиза Фарадея.
17.что такое рекомбинация?
18.при каких условиях несамостоятельный разряд в газах превращается в самостоятельный?
19.какие подвижные носители зарядов имеются в чистом полупроводнике?
20.какие носители заряда являются основными в полупроводнике с акцепторной примесью?
21.какие носители заряда являются основными в полупроводнике с донорной примесью?