Общая химия. Ответы по методичке 346-400. Электрохимия электрохимия
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
1 электрохимия электрохимия – раздел физической химии о превращении хим.энергии в электрическую электрохимия изучает электропроводность электролитов-электролиз-работу гальванических элементов. проводники второго рода, механизм проводимости вещества по способности проводить электрический ток делятся на проводники-полупроводники-диэлектрики проводники – вещества, хорошо проводящие электрический ток проводники – металлы, растворы-расплавы электролитов, ионизированные газы металлы – проводники I рода у металлов электрический ток обусловлен движением свободных электронов у металлов атомы в кристаллической решетке так близки, что внешние орбитали соседних атомов перекрываются атомы образуют общие внешние орбитали, по которым движутся внешние электроны внешние электроны непрочно связаны с ядрами атомов в итоге, внешние электроны свободно перемещаются по общим внешним орбиталям между всеми атомами в решетке движение свободных электронов в электрическом поле обуславливает электрический ток в металлах с повышением температуры движение электронов затрудняется, и электропроводность металлов снижается растворы - расплавы электролитов – проводники II рода у электролитов электрический ток обусловлен движением ионов - катионов и анионов в растворах-расплавах молекулы электролитов диссоциируют на катионы и анионы в электрическом поле катионы и анионы движутся - катионы к катоду, анионы к аноду движение катионов и анионов в электрическом поле обуславливает электрический ток в растворах электролитов скорость движения ионов в растворах электролитов ниже скорости движения электронов в металлах с повышением температуры движение катионов и анионов в электрическом поле усиливается. сравнительная характеристика электропроводности тканей и жидкостей организма электропроводность тканей - способность тканей проводить электрический ток электропроводность тканей зависит от свойств электрического тока и свойств тканей - ткани состоят из клеток и межклеточного вещества межклеточное вещество состоит из растворов электролитов и имеет высокую электропроводность клетки покрыты клеточной мембраной с диэлектрическими свойствами и имеют низкую электропроводность ПР хорошо проводят электрический ток спинномозговая жидкость-кровь-мышцы плохо проводят электрический ток сухая кожа-кости-жировая ткань очень плохо проводит электрический ток роговой слой кожи электропроводность кожи зависит от ее целостности-толщины-влажности-количества потовых желез. - клетки, покрытые клеточной мембраной, лучше проводят переменный электрический ток, чем постоянный поэтому электропроводность живых тканей для переменного тока больше, чем для постоянного тока электропроводность поврежденных тканей для переменного и постоянного тока выравнивается из-за разрушения клеточных мембран и превращения тканей в растворы электролитов электропроводность тканей - величина, обратная сопротивлению тканей сопротивление тканей рассчитывают по закону Ома по значениям силы тока и напряжения в расчетах учитывается поляризация тканей, возникающая при прохождении электрического тока It = (U – пол / R, где R – сопротивление тканей, U - приложенное напряжение, пол - эдс поляризации тканей при прохождении электрического тока поляризация тканей нарастает и уменьшает силу тока, идущего ч/з ткани поляризация соответствует зарядке конденсатора и характеризуется поляризационной емкостью если емкость конденсатора рассчитывается по формуле С = q / , где q - количество электричества, - разность потенциалов на обкладках конденсатора если эдс поляризации соответствует разности потенциалов на обкладках конденсатора = пол если по закону Ома эдс поляризации рассчитывается по формуле пол R (I 0 - It) , где I o - начальный ток, It - конечный ток, R – сопротивление тканей если количество электричества при поляризации рассчитывается по формуле , где I – сила тока в ткани при поляризации в момент времени t то емкость тканей рассчитывается по формуле поляризационная емкость живых тканей около 10 мкф/см 2 поляризационная емкость мертвых тканей около нуля измерение Спол применяется в трансплантологии при выборе органов для пересадки импеданс тканей полное электрическое сопротивление тканей переменному току импеданс тканей Z полное сопротивление переменному току состоит из активного сопротивления R и реактивного сопротивления X у тканей реактивное сопротивление X – только емкостное С емкостное сопротивление тканей рассчитывают по формуле , где С – емкость тканей, - частота переменного тока С пол 0 C C R 1 2 формула расчета импеданса при последовательном соединении активного и емкостного сопротивлений R формула расчета импеданса реальных тканей сложнее м См из-за более сложной эквивалентной схемы живых тканей м - сопротивление мембран клеток, R См - емкость мембран клеток, R i - внутреннее сопротивление клеток, R i R - сопротивление межклеточного вещества импеданс живых тканей отличается от импеданса поврежденных тканей Z - чем жизнеспособнее ткани, тем больше импеданс тканей- импеданс живых тканей зависит от частоты переменного тока зависимость импеданса тканей Z от частоты переменного тока - дисперсия импеданса чем жизнеспособнее ткани, тем больше дисперсия импеданса *Шван теория дисперсии импеданса зависимость импеданса тканей от частоты переменного тока определяется поляризацией тканей особенность поляризации тканей при прохождении переменного тока поляризация возникает не мгновенно, а через некоторое время время релаксации - минимальное время, за которое возникникает эдс поляризации при дальнейшем прохождении электрического тока эдс поляризации нарастает- импеданс тканей увеличивается затем направление переменного тока меняется, и поляризация тканей меняется в каждом полупериоде переменного тока выделяют время релаксации и оставшуюся часть полупериода чем дольше оставшаяся часть полупериода, тем больше эдс поляризации и больше импеданс чем короче оставшаяся часть полупериода, тем меньше эдс поляризации и меньше импеданс при увеличении частоты переменного тока время полупериода уменьшается, оставшаяся часть полупериода укорачивается, эдс поляризации уменьшается, и импеданс тканей уменьшается поэтому при увеличении частоты переменного тока импеданс тканей уменьшается (график В) когда выполняется условие = Т / график С, эдс поляризации не успевает возникнуть при дальнейшем увеличении частоты переменного тока дисперсия импеданса прекращается (график Д) расчет импеданса тканей применяется в трансплантологии при выборе органов для пересадки на практике вместо импеданса тканей рассчитывают коэффициент поляризации Тарусова Кпол = Z1 / Z2, где Z1 - импеданс ткани, измеренный на частоте 10 4 Гц, Z2 - импеданс ткани, измеренный на частоте 10 6 Гц чем больше коэффициент поляризации, тем жизнеспособнее ткань ПР коэффициент поляризации здоровой печеночной ткани человека от 9 допри гибели клеток печени этот показатель стремится к единице реография - метод регистрации изменений импеданса тканей переменному току частотой 1-3 КГц импеданс тканей зависит от их кровенаполнения - чем больше кровенаполнение тканей, тем меньше их импеданс поданным реографии судят о кровенаполнении тканей ПР реоэнцефалография - реографический метод исследования мозгового кровообращения измеряется импеданс левого ли импеданс правого полушария п если импеданс в левом полушарии больше – значит крови меньше, и вероятен тромбоз левых мозговых сосудов если импеданс в левом полушарии меньше - значит крови больше, и вероятно кровоизлияние в мозг Зависимость электропроводности тканей от частоты переменного тока. электрический ток действует на ткани при контакте тканей с источниками электрического тока источники электрического тока - аппараты физиотерапии, бытовые электроприборы. при действии электротока на человека возникает повреждение внешних тканей и поражение внутренних органов - электрические ожоги - результат местного теплового воздействия тока, проходящего через тело человека электрометаллизация - результат внедрения в кожу частичек металла, расплавленного под действием тока 2 1 2 2 2 ) ( C R C R R Z 3 электрические знаки - ожоги кожи(четкие пятна) в местах контакта кожи с током(знаки входа-выхода тока) электротравма – тяжелое состояние с судорогами и нарушением функции-повреждением внутренних органов ПР возможна остановка сердца, потеря сознания, остановка дыхания. при электротравме важно, по каким внутренним органам проходит электрический ток наиболее опасен ток, проходящий через сердце-головной мозг-спинной мозг-дыхательные мышцы- поражение постоянным электрическим током зависит от силы тока чем больше сила тока, тем больше поражение током сила тока зависит от приложенного напряжения и сопротивления тканей по закону Ома сила тока определяется по формуле I = U / R, где U - приложенное напряжение, R - сопротивление тканей чем больше приложенное напряжение и меньше сопротивление тканей, тем больше сила тока если к тканям приложить U, но его зашунтировать меньшим сопротивлением R ш, R R ш то сила тока в тканях резко уменьшится так действует заземление контакт тканей ч/з кожу с постоянным током до 40 В неопасен из-за достаточно большого сопротивления кожи при более высоком напряжении сопротивления кожи недостаточно, и сила тока в тканях возрастает при повышении напряжения от 500 В и выше происходит пробой тканей пробой – резкое уменьшение сопротивления, которое вызывает резкое повышение силы тока - поражение переменным электрическим током зависит от частоты тока и силы тока чем больше сила тока, тем больше поражение током сила тока зависит от приложенного напряжения и сопротивления тканей. наиболее опасен переменный ток частотой от 30 до 300 Гц из-за большой электропроводности и нарушений возбудимости клеток ПР переменный ток напряжением 127-380 В частотой 50 Гц опаснее, чем постоянный такого же напряжения, из-за большей электропроводности и нарушений возбудимости клеток действие электрического тока на ткани зависит от свойств тканей, свойств тока и времени его действия - переменный - электрический току которого напряжение и сила тока периодически меняются как колебания действие переменного тока на ткани зависит от силы тока и частоты тока - переменный электрический ток – ток проводимости в тканях-проводниках и ток смещения в тканях-диэлектриках ток проводимости возникает в тканях-проводниках ток проводимости идет преимущественно по межклеточной жидкости, состоящей из растворов электролитов ток проводимости - движение ионов растворов электролитов в электрическом поле. ток смещения возникает в тканях-диэлектриках ток смещения - колебания молекул-диполей в переменном электрическом поле при высокой частоте ток проводимости имеет вид колебаний ионов в переменном электрическом поле в итоге, переменный ток высокой частоты вызывает только колебания ионов и диполей колебания ионов-диполей усиливают тепловое движение ионов-диполей и повышают температуру вещества - у клеток переменный электрический ток вызывает раздражение-возбуждение сила тока, вызывающего возбуждение клеток- пороговое значение силы тока переменный ток ниже 100 КГц имеет низкое пороговое значение, нарушает процессы возбуждения в клетках переменный ток выше 200 Кгц имеет высокое пороговое значение, не нарушает процессы возбуждения в клетках - импульсный - току которого напряжение и сила тока меняются как последовательность импульсов действие импульсного тока на ткани зависит от частоты- силы тока-формы импульса - импульсный электрический ток - ток проводимости в тканях-проводниках в тканях-диэлектриках импульсный электрический ток вызывает поляризацию ток проводимости возникает в тканях-проводниках ток проводимости идет преимущественно по межклеточной жидкости, состоящей из растворов электролитов ток проводимости - движение ионов растворов электролитов в электрическом поле. при высокой частоте ток проводимости имеет вид ионов в импульсном электрическом поле - у клеток импульсный электрический ток вызывает раздражение-возбуждение сила тока, вызывающего возбуждение клеток- пороговое значение силы тока действие импульсного тока на клетки зависит от частоты- силы тока-формы импульса ПР электросон, электронаркоз, кардиостимуляторы, дефибриляторы, дарсонвализация - постоянный - электрический току которого не меняется напряжение и сила тока действие постоянного тока на ткани зависит от силы тока - постоянный электрический ток - ток проводимости в тканях-проводниках в тканях-диэлектриках постоянный электрический ток вызывает поляризацию ток проводимости возникает в тканях-проводниках ток проводимости идет преимущественно по межклеточной жидкости, состоящей из растворов электролитов ток проводимости - движение ионов растворов электролитов в электрическом поле. - у клеток постоянный электрический ток вызывает раздражение-возбуждение сила тока, вызывающего возбуждение клеток- пороговое значение силы тока 365) кондуктометрия кондуктометрия – метод измерения электропроводности растворов электролитов электропроводность измеряют в кондуктометрической ячейке определение растворимости труднорастворимых солей 368)определения степени и константы диссоциации электролитов 4 кондуктометрическая ячейка – сосуд с двумя электродами определенной площади S на определенном расстоянии l в ячейку наливают раствор электролита кондуктометрическая ячейка характеризуется константой кондуктометрической ячейки константа кондуктометрической ячейки равна K = l / S если , то константу кондуктометрической ячейки определяют опытным путем по известной молярной электропроводности раствора электролита и измеренного сопротивления раствора 1 моля эквивалента электролита R, и рассчитывают по формуле K = R для измерения электропроводности растворов электролитов ячейку включают в схему мостика Кольрауша измеряют электропроводность переменного тока звуковой частоты постоянный ток не используют для исключения электролиза) значение кондуктометрии - кондуктометрия применяется для определения степени диссоциации электролитов по формуле = / , где – молярная электропроводность раствора электролита (измеряется, - предельная молярная проводимость электролита (табличные данные) - кондуктометрия применяется для определения константы диссоциации электролитов если = / и , то , где – молярная электропроводность раствора электролита, - предельная молярная проводимость электролита (табличные данные, - степень диссоциации, К – константа диссоциации, c – концентрация электролита - кондуктометрия применяется для кондуктометрического титрования достоинство кондуктометрического титрования – титрование без индикаторов ПР титрование мутных или окрашенных растворов к точному раствору электролита в кондуктометрической ячейке из бюретки добавляют каплями кислоту-щелочь и измеряют электропроводность раствора, строят кривую титрования – зависимость электропроводности от объема титранта при титровании идет реакция нейтрализации ионов Н или ОН- метод основан на высокой электропроводности ионов Н или ОН- и высокой электропроводности солей - электропроводность растворов сильной кислоты и сильного основания больше электропроводности их солей - электропроводность раствора слабой кислоты меньше электропроводности ее солей при добавлении сильного основания к сильной кислоте или наоборот L сначала количество ионов Н или ОН- уменьшается – электропроводность уменьшается, затем при отсутствии ионов Н или ОН – электропроводность минимальная, затем за счет избытка ионов Н или ОН – электропроводность увеличивается кривая титрования точка эквивалентности – точка резкого изменения электропроводности при добавлении сильного основания к слабой кислоте сначала кислота-слабый электролит замещается на соль-сильный электролит сильный электролит сильнее диссоциирует на ионы общее количество ионов в растворе увеличивается – электропроводность нерезко увеличивается, затем за счет избытка ионов ОН – электропроводность резко увеличивается кривая титрования L точка эквивалентности – точка резкого изменения электропроводности - кондуктометрия применяется для определения концентрации электролитов - кондуктометрия применяется для определения растворимости труднорастворимых солей считают, что при полной растворимости соли ее удельная электропроводность соответствует формуле =1000 / С 1/Z 348) удельная электропроводность электропроводность – способность проводника проводить электрический ток электропроводность - величина, обратная сопротивлению единицы измерения электропроводности в системе СИ Ом или Сименс См электропроводность в проводниках II рода зависит - от количества катионов и анионов чем больше ионов, тем больше электропроводность - от скорости движения катионов и анионов чем больше скорость движения ионов, тем больше электропроводность - от размеров проводника чем короче и шире проводник, тем больше электропроводность удельная электропроводность не зависит от размеров проводника R L 1 l S L S l R 1 с с 5 удельная электропроводность зависит - от количества ионов в единице объема проводника или концентрации ионов чем больше концентрация ионов, тем больше удельная электропроводность- от скорости движения ионов чем больше скорость движения ионов, тем больше удельная электропроводность электропроводность зависит от удельной электропроводности и размеров проводника удельная электропроводность - электропроводность раствора электролита между электродами единичной площади, расположенными на единичном расстоянии (в СГС S =1 см l =1 см) единицы измерения удельной электропроводности в системе СИ Ом -1 м -1 , в системе СГС Ом -1 см -1 |