Какие вещества относятся к проводникам: Проводники первого и второго рода — Студопедия

Проводники первого и второго рода — Студопедия

Проводники – вещества, проводящие электрический ток благодаря наличию в них большого количества зарядов, способных свободно перемещаться (в отличие от изоляторов). Они бывают I (первого) и II (второго) рода. Электропроводность проводников I рода не сопровождается химическими процессами, она обусловлена электронами. К проводникам I рода относятся: чистые металлы, т. е. металлы без примесей, сплавы, некоторые соли, оксиды и ряд органических веществ. На электродах, выполненных из проводников I рода, происходит процесс переноса катиона металла в раствор или из раствора на поверхность металла. К проводникам II рода относятся электролиты. В них прохождение тока связано с химическими процессами и обусловлено движением положительных и отрицательных ионов.

Электроды первого рода. В случае металлических электродов первого рода такими ионами будут катионы металла, а в случае металлоидных электродов первого рода – анионы металлоида. Серебряный электрод первого рода Ag⁺/Ag. Ему отвечает реакция Ag⁺ + e^—= Ag и электродный потенциал

EAg⁺ /Ag = Ag⁺ / Ag+b⁰lg a Ag⁺.

После подстановки численных значений Е ⁰ и b⁰ при 25 ^oС:

Примером металлоидных электродов первого рода может служить селеновый электрод Se^2–/Se, Se + 2e^—= Se²; при 25 ^oС ESe^2–/Se⁰ = –0,92 – 0,03lg a Se^2–.

Электроды второго рода – полуэлементы, состоящие из металла, покрытого слоем труднорастворимого соединения (соли, оксида или гидроксида) и погруженного в раствор, содержащий тот же анион, что и труднорастворимое соединение электродного металла. Схематически электрод второго рода можно представить так: А^Z–/MA, M, а протекающую в нем реакцию – МА + ze = М + А^Z–.

Отсюда уравнением для электродного потенциала будет:

Каломельные электроды – это ртуть, покрытая пастой из каломели, и ртуть, находящаяся в контакте с раствором KCl.

Cl^– / Hg₂Cl₂, Hg.

Электродная реакция сводится к восстановлению каломели до металлической ртути и аниона хлора:

Потенциал каломельного электрода обратим по отношению к ионам хлора и определяется их активностью:

При 25 ^оС потенциал каломельного электрода находят по уравнению:

Ртутно-сульфатные электроды SO₄^2–/Hg₂SO₄, Hg аналогичны каломельным с той лишь разницей, что ртуть здесь покрыта слоем пасты из Hg и закисного сульфата ртути, а в качестве раствора используется H₂SO₄. Потенциал ртутно-сульфатного электрода при 25 ^oС выражается уравнением:

Хлорсеребряный электрод представляет собой систему Cl^–/AgCl, Ag, а его потенциалу отвечает уравнение:

ECl^– /AgCl, Ag = E⁰Cl^–/AgCl, Ag ^{–b lg aCl–}

или при 25 ^оС:

ECl^–/AgCl, Ag = 0,2224 – 0,0592 lg a Cl^–.

2.3. Свойства проводников. 2. Проводниковые материалы. Химия радиоматериалов. Курс лекций

Категория: 2. Проводниковые материалы

2.3.1. Удельная проводимость и удельное сопротивление проводников

2.3.2. Температурный коэффициент удельного сопротивления металлов

2.3.3. Изменение удельного сопротивления металлов при плавлении

2.3.4. Изменение удельного сопротивления металлов при деформациях

2.3.5. Удельное сопротивление сплавов

2.3.6. Теплопроводность металлов

2.3.7. Термоэлектродвижущая сила

2.3.8. Механические свойства проводников

К важнейшим параметрам, характеризующим свойства проводниковых материалов, относятся:

• удельная проводимость g или обратная ей величина – удельное сопротивление r,
• температурный коэффициент удельного сопротивления ТКr или a_r,
• теплопроводность g _т,
• контактная разность потенциалов и термо-э.д.с.,
• работа выхода электронов из металла,
• предел прочности при растяжении s_r и относительное удлинение при разрыве Dl/l.

2.3.1. Удельная проводимость и удельное сопротивление проводников

Связь плотности тока J, А/м², и напряженности электрического поля Е, В/м, в проводнике дается известной формулой:

(2.1)

Здесь g, См/м – параметр проводникового материала, называемый его удельной проводимостью; в соответствии с законом Ома g не зависит от напряженности электрического поля при изменении последней в весьма широких пределах. Величина r=1/g, oбратная удельной проводимости и называемая удельным сопротивлением, для имеющего сопротивление R проводника длиной l с постоянным поперечным сечением S вычисляется по формуле

ρ = R·S/l. (2.2)

Единица СИ для удельного сопротивления — Ом·м. Диапазон значений удельного сопротивления ρ металлических проводников при нормальной температуре довольно узок: от 0.016 для серебра и до примерно 10 мкОм·м для железохромоалюминиевых сплавов, т.е. он занимает всего три порядка. Значение удельной проводимости γ в основном зависит от средней длины свободного пробега электронов в данном прово

Проводники_1_и_2_рода_примеры

Электрохимия является разделом физической химии, в котором изучаются законы взаимосвязи химических и электрических явлений. Основным предметом электрохимии являются процессы, протекающие на электродах при прохождении тока через растворы,  электродные процессы. Можно выделить два основных раздела электрохимии : термодинамику электродных процессов, охватывающую равновесные состояния систем электрод — раствор, и кинетику электродных процессов, изучающую законы протекания этих процессов во времени. Электрохимия изучает также теорию электролитов.

Электрохимия имеет очень большое значение, т.к. закономерности электрохимии являются теоретической основой для разработки важных технических процессов  электролиза и электросинтеза, т.е. получения химических продуктов на электродах при прохождении тока через растворы (получение хлора и щелочей, получение и очистка цветных и редких металлов, электросинтез органических соединений). Важной областью практического применения электролиза является гальванотехника  электропокрытие металлами. Другая важная область техники, в основе которой лежат электрохимические процессы,  это создание химических источников тока (гальванических элементов, в том числе аккумуляторов), в которых химическая реакция используется как источник электрического тока.

Большое развитие получили электрохимические методы химического анализа (электроанализ, кондуктометрия, потенциометрия, полярография и др.).

Возникновение электрохимии как науки связано с именами Гальвани, Вольта и Петрова, которые на рубеже XVIII и XIX в. открыли и исследовали электрохимические (гальванические) элементы. Деви и Фарадей в первой половине XIX в. изучали электролиз. Быстрое развитие электрохимии в конце XIX в. связано с появлением теории электролитической диссоциации Аррениуса (1887) и с работами Нернста по термодинамике электродных процессов. Теория Аррениуса развита Дебаем и Гюккелем (1923), которые разработали электростатическую теорию.

Для последних десятилетий характерно быстрое развитие электрохимической кинетики, изучение явлений перенапряжения, коррозии, гальванических покрытий и др.

Проводники первого и второго рода.

Твердые и жидкие проводники, прохождение через которые электрического тока не вызывает переноса вещества в виде ионов, называются проводниками первого рода. Электрический ток в проводниках первого рода осуществляется потоком электронов (электронная проводимость). К таким проводникам относятся твёрдые и жидкие металлы и некоторые неметаллы (графит, сульфиды цинка и свинца).

Вещества, прохождение через которые электрического тока вызывает передвижение вещества в виде ионов (ионная проводимость) и химические превращения в местах входа и выхода тока (электрохимические реакции), называются проводниками второго рода. Типичными проводниками второго рода являются растворы солей, кислот и оснований в воде и некоторых других растворителях, расплавленные соли и некоторые твёрдые соли. Как правило, в проводниках второго рода электричество переносится положительными (катионы) и отрицательными (анионы) ионами, однако некоторые твёрдые соли характеризуются униполярной проводимостью, то есть переносчиками тока в них являются ионы только одного знака  катионы (например, в AgCl) или анионы (BaCl₂, ZrO₂+CaO, растворы щёлочных металлов в жидком аммиаке).

Деление проводников в зависимости от типа проводимости (электронная или ионная) является условным. Известны твёрдые вещества со смешанной проводимостью, например Ag₂S, ZnO, Cu₂O и др. В некоторых солях при нагревании наблюдается переход от ионной проводимости к смешанной (CuCl).

Проводники второго рода называются электролитами. Это могут быть чистые вещества или растворы. Часто электролитами называют вещества, растворы которых проводят электрический ток. Эти растворы называют растворами электролитов.

8. Проводники первого и второго рода

Проводники – вещества, проводящие электрический ток благодаря наличию в них большого количества зарядов, способных свободно перемещаться (в отличие от изоляторов). Они бывают I (первого) и II (второго) рода. Электропроводность проводников I рода не сопровождается химическими процессами, она обусловлена электронами. К проводникам I рода относятся: чистые металлы, т. е. металлы без примесей, сплавы, некоторые соли, оксиды и ряд органических веществ. На электродах, выполненных из проводников I рода, происходит процесс переноса катиона металла в раствор или из раствора на поверхность металла. К проводникам II рода относятся электролиты. В них прохождение тока связано с химическими процессами и обусловлено движением положительных и отрицательных ионов.

Электроды первого рода. В случае металлических электродов первого рода такими ионами будут катионы металла, а в случае металлоидных электродов первого рода – анионы металлоида. Серебряный электрод первого рода Ag + /Ag. Ему отвечает реакция Ag + + e — = Ag и электродный потенциал

После подстановки численных значений Е 0 и b 0 при 25 o С:

Примером металлоидных электродов первого рода может служить селеновый электрод Se 2– /Se, Se + 2e — = Se 2 ; при 25 o С ESe 2– /Se 0 = –0,92 – 0,03lg a Se 2– .

Электроды второго рода – полуэлементы, состоящие из металла, покрытого слоем труднорастворимого соединения (соли, оксида или гидроксида) и погруженного в раствор, содержащий тот же анион, что и труднорастворимое соединение электродного металла. Схематически электрод второго рода можно представить так: А Z– /MA, M, а протекающую в нем реакцию – МА + ze = М + А Z – . Отсюда уравнением для электродного потенциала будет:

Каломельные электроды – это ртуть, покрытая пастой из каломели, и ртуть, находящаяся в контакте с раствором KCl.

Электродная реакция сводится к восстановлению каломели до металлической ртути и аниона хлора:

Потенциал каломельного электрода обратим по отношению к ионам хлора и определяется их активностью:

При 25 о С потенциал каломельного электрода находят по уравнению:

Ртутно-сульфатные электроды SO 4 2 – /Hg 2SO 4, Hg аналогичны каломельным с той лишь разницей, что ртуть здесь покрыта слоем пасты из Hg и закисного сульфата ртути, а в качестве раствора используется H 2SO 4. Потенциал ртутно-сульфатного электрода при 25 o С выражается уравнением:

Хлорсеребряный электрод представляет собой систему Cl – /AgCl, Ag, а его потенциалу отвечает уравнение:

ECl – /AgCl, Ag = E 0 Cl – /AgCl, Ag – b lg a Cl–

ECl – /AgCl, Ag = 0,2224 – 0,0592 lg a Cl – .

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Проводник — второе — род

Проводники второго рода обладают значительно меньшей проводимостью, чем проводники первого рода. [1]

Проводники второго рода должны содержать ионы, имеющие определенную подвижность. Многие твердые соли обладают ионной кристаллической решеткой, в узлах которой находятся попеременно положительные и отрицательные ионы. Простейшим примером ионного кристалла является кристалл хлорида натрия с объем ноцентрированной кубической решеткой, в узлах которой находятся ионы натрия и хлора. [2]

Проводники второго рода называются электролитами. Это могут быть, как указано выше, чистые вещества или растворы. Часто электролитами называют вещества, растворы которых проводят электрический ток. Эти растворы называются растворами электролитов. [3]

Проводники второго рода — электролиты — можно условно разделить на два больших класса — сильные и слабые электролиты. К классу сильных электролитов относятся кислоты — соляная, азотная, серная, хлорная и некоторые другие, гидроокиси щелочных и щелочноземельных металлов ( Са, Sr, Ba), а также большой круг различных солей. [4]

Проводники второго рода — это вещества, в которых носителями зарядов являются положительные и отрицательные ионы. К ним относятся растворы солей, кислот и щелочей ( электролиты), некоторые расплавленные кристаллы я газы. [5]

Проводники второго рода — — электролиты — — можно условно разделить на два больших класса — сильные и слабые электролиты. К классу сильных электролитов относятся кислоты — соляная, азотная, серная, хлорная и некоторые другие, гидроксиды щелочных и щелочно-земельных ( Са, Sr, Ва) металлов, а также большинство солей. [6]

Проводники второго рода обладают значительно меньшей проводимостью, чем проводники первого рода. [7]

Проводники второго рода обладают значительно меньшей проводимостью, ч

1. Проводники. Физические явления, свойства, состав, классификация, области применения.

Билет
1

Проводниками
электрического тока
могут служить твердые тела, жидкости,
а при соответствующих условиях и газы.

Твердыми
проводниками
являются металлы, металлические сплавы
и некоторые модификации углерода.

К
металлам относят пластичные вещества
с характерным для них блеском, которые
хорошо проводят электрический ток и
теплоту. Среди материалов электронной
техники металлы занимают одно из
важнейших мест.

К
жидким
проводникам
относятся расплавленные металлы и
различные электролиты. Как правило,
температура плавления металлов высока,
за исключением ртути, у которой она
составляет —39°С. Поэтому при нормальной
температуре в качестве жидкого
металлического проводника может быть
применена только ртуть. Температуру
плавления, близкую к нормальной (29,8°С),
имеет еще галлий. Другие металлы являются
жидкими проводниками лишь при повышенных
или высоких температурах.

Механизм
прохождения тока по металлам в твердом
и жидком состояниях обусловлен движением
свободных электронов, вследствие чего
их называют проводниками с электронной
электропроводностью или проводниками
первого рода.

Электролитами,
или проводниками второго рода, являются
растворы (в основном водные) кислот,
щелочей и солей, а также расплавы ионных
соединений. Прохождение тока через
такие проводники связано с переносом
вместе с электрическими зарядами частей
молекул (ионов), в результате чего состав
электролита постепенно изменяется, а
на электродах выделяются продукты
электролиза.

Все
газы
и пары,
в том числе и пары металлов, при низких
напряженностях электрического поля не
являются проводниками. Однако, если
напряженность поля выше некоторого
критического значения, обеспечивающего
начало ударной и фотоионизации, то газ
может стать проводником, обладающим
электронной и ионной электропроводностями.
Сильно ионизированный газ при равенстве
числа электронов и положительных ионов
в единице объема представляет собой
особую равновесную проводящую среду,
называемую плазмой.

30.
Схема включения каскада с общим эмиттером.

Билет
2

2.
Диэлектрики. Физические явления,
свойства, состав, классификация, области
применения.

Диэлектрик
(изолятор)
— вещество,
плохо проводящее или совсем не проводящее
электрический
ток.
Концентрация свободных носителей заряда
в диэлектрике не превышает 10⁸
см^-3.
Основное свойство диэлектрика состоит
в способности поляризоваться во внешнем
электрическом поле. Физическим параметром,
который характеризует диэлектрик,
является диэлектрическая
проницаемость.
К диэлектрикам относятся воздух
и другие газы, стекло,
различные смолы,
пластмассы
непременно сухие. Химически чистая вода
также является диэлектриком. При
применении диэлектриков довольно четко
определилась необходимость использования
как пассивных, так и активных свойств
этих материалов. Пассивные свойства
диэлектрических материалов используются,
когда их применяют в качестве
электроизоляционных материалов и
диэлектриков конденсаторов обычных
типов. Электроизоляционными материалами
называют диэлектрики, которые не
допускают утечки электрических зарядов,
то есть с их помощью отделяют электрические
цепи друг от друга или токоведущие части
устройств. В этих случаях диэлектрическая
проницаемость материала не играет
особой роли или она должна быть возможно
меньшей, чтобы не вносить в схемы
паразитных емкостей. Если материал
используется в качестве диэлектрика
конденсатора определенной емкости и
наименьших размеров, то при прочих
равных условиях желательно, чтобы этот
материал имел большую диэлектрическую
проницаемость. Активными (управляемыми)
диэлектриками являются сегнетоэлектрики,
пьезоэлектрики, пироэлектрики,
электролюминофоры, материалы для
излучателей и затворов в лазерной
технике, электреты и др.

31.
Схема включения каскада с общей базой.

Билет
3

3.
Полупроводники. Физические явления,
свойства, состав, классификация, области
применения

Полупроводники
— вещества, которые по своей удельной
проводимости
занимают промежуточное место между
проводниками
и диэлектриками
и отличаются от проводников
сильной зависимостью удельной
проводимости
от концентрации примесей, температуры
и различных видов излучения. В зависимости
от того, отдаёт ли атом
примеси
электрон
или захватывает его, примесные атомы
называют донорными
или акцепторными.

32.
Схема включения каскада с общим
колектором.

Билет
4

4.
=Образование и свойства p-n перехода.
Электрический ток через контакт
полупроводника -р и n- типа. контактные
явления.

Ввиду
неравномерной концентрации на границе
раздела p и n полупроводника возникает
диффузионный ток, за счёт которого
электроны из n-области переходят в
p-область, а на их месте остаются
некомпенсированные заряды положительных
ионов донорной примеси. Электроны,
приходящие в p-область, рекомбинируют
с дырками, и возникают некомпенсированные
заряды отрицательных ионов акцепторной
примеси. Ширина p-n перехода – десятые
доли микрона. На границе раздела возникает
внутреннее электрическое поле p-n
перехода, которое будет тормозящим для
основных носителей заряда и будет их
отбрасывать от границы раздела.

Масло диэлектрик или проводник

Лабораторная работа № 2

Жидкие диэлектрики

Выполнил ст. группы: ЭПб-151

Емельянов Сергей Владимирович

Малахова Татьяна Федоровна

Цель работы : Ознакомление с жидкими диэлектриками и их применение.

Жидкие диэлектрики

Диэлектрик— вещество (материал), относительно плохо проводящее электрический ток. Жидкие диэлектрики — молекулярные жидкости, удельное электрическое сопротивление которых превышает 10 10 Ом см.Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры.

Общая характеристикажидких диэлектриков.

Жидкими диэлектриками являются насыщенные ароматические, хлорированные и фторированные углеводороды, ненасыщенные парафиновые и вазелиновые масла, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны), сжиженные газы, дистиллированная вода, расплавы некоторых халькогенидов и др. Для жидких диэлектриков характерна ковалентная связь электронов в молекулах, а между молекулами действуют ван-дер-ваальсовые силы.

Проводимость жидкостей определяется ионизацией молекул и наличием в жидкости примесей. Основными примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Очистка диэлектрических жидкостей (дистилляцией, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом) приводит к уменьшению электропроводности и диэлектрических потерь и возрастанию электрической прочности. Электрическая прочность в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков.

Наиболее распространенными жидкими диэлектриками, применяемыми в качестве электроизоляционных материалов, являются:

нефтяные масла — трансформаторное, конденсаторное и кабельное;

синтетические жидкие диэлектрики — полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические;

растительные технические масла (касторовое, льняное, конопляное и тунговое) в электроизоляционной технике применяются ограниченно.

Свойства наиболее применяемых жидких диэлектриков

Растительные масла

К растительным маслам относятся касторовое, тунговое, льняное, конопляное. Растительные масла — слабополярные диэлектрики. Касторовое масло имеет высокую нагревостойкость и используется как пластификатор и для пропитки бумажных конденсаторов. Тунговое, льняное и конопляное масла относятся к «высыхающим» маслам. Высыхание обусловлено не испарением жидкости, а химическим процессом, в основе которого лежит окислительная полимеризация. Используются в качестве пленкообразующих в лаках (в том числе электроизоляционных), эмалях и красках.

Касторовое масло получается из семян клещевины; иногда используется для пропитки бумажных конденсаторов. Плотность касторового масла 0,95-0,97 Мг/м3, температура застывания от минус 10 до минус 180 °С; диэлектрическая постоянная Ɛ равна 4,0 – 4,5 при температуре 200 °С; Е_пр=15-20 Мв/м. Касторовое масло не растворяется в бензине, но растворяется в этиловом спирте.

Льняное масло золотисто – желтого цвета получается из семян льна. Его плотность 0,93-0,94 Мг/м3, температура застывания – около -200 °С.

Тунговое (древесное) масло получают из семян тунгового дерева, которое разводится на Дальнем Востоке и на Кавказе. Тунговое масло не является пищевым и даже токсично. Плотность тунгового масла — 94 Мг/м 3 , температура застывания — от 0 до минус 50 °С.
По сравнению с льняным маслом тунговое высыхает быстрее. Оно даже в толстом слое высыхает более равномерно и дает водонепроницаемую пленку, чем льняное.

Растительные масла

Используются в качестве пленкообразующих в лаках (в том числе электроизоляционных), эмалях и красках.Высыхающие масла применяются в электропромышленности для изготовления электроизоляционных масляных лаков, лакотканей, для пропитки дерева и для других целей. В последнее время наблюдается тенденция к замене высыхающих масел синтетическими материалами. Невысыхающие масла могут применяться в качестве жидких диэлектриков.

Пробой жидких диэлектриков

Электрическая форма пробоя, развивающаяся за время 10 -5 –10 -8 с, наблюдается в тщательно очищенных жидких диэлектриках и связывается с инжекцией электронов с катода. Е_пр при этом достигает 10 3 МВ/м.

Капельки воды (полярной жидкости) в техническом масле под влиянием электрического поля поляризуются, вытягиваются в эллипсы, притягиваются друг другу разноименно заряженными концами, образуя цепочки «капель» с повышенной проводимостью, по которым происходит электрический пробой.

В технически чистых жидких диэлектриках пробой носит тепловой характер. Энергия, выделяющаяся в ионизирующихся пузырьках газа, приводит к перегреву жидкости, что может послужить причинойзакипания капелек влаги (локальный перегрев) и возникновению газового канала между электродами.

Сажа и обрывки волокон в жидкости приводят к искажению электрического поля в жидкости, понижая электрическую прочность жидкого диэлектрика.

На высоких частотах происходит разогрев жидкости за счет релаксационных потерь и наблюдается термическое разрушение жидкости.

На электрический пробой жидких диэлек

Различия между проводниками, полупроводниками и изоляторами (со сравнительной таблицей)

Проводники, полупроводники и изоляторы можно различить по их проводимости и другим свойствам. Такие проводники, как металлы, демонстрируют проводимость при комнатной температуре, но с повышением температуры их проводимость снижается.

Однако полупроводники действуют как изоляторы при низких температурах, но при повышении температуры их проводящие свойства также; однако изоляторы не оказывают такого влияния на колебания температуры, поскольку не обладают проводящими свойствами.

Изоляторы и проводники могут быть твердыми, жидкими или газовыми, и в некоторых исключениях, например, стекло (твердое тело), ​​которое является изолятором, становится проводником при плавлении при более высокой температуре. С другой стороны, полупроводники существуют в твердой форме.

Жидкости могут быть проводниками или изоляторами, в зависимости от других свойств. Хотя абсолютная чистая вода является изолятором, жидкие металлы электропроводны. Газы также становятся электропроводными при ионизации, хотя обычно они являются изоляторами.

Проводимость — это явление передачи чего-то вроде тепла, электричества или звука. Итак, исходя из проводимости любого материала и наличия запрещенной зоны, их (материалы) можно классифицировать как проводники, полупроводники или изоляторы. В статье мы будем различать три термина, касающиеся других пунктов, по которым они различаются.

Содержание: проводники против полупроводников против изоляторов

1. Таблица сравнения
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Сравнительная таблица

Определение проводников

Материалы или вещества, которые позволяют электричеству проходить через них, известны как проводники. Процесс происходит потому, что проводники позволяют электронам переходить от одного атома к другому за счет приложения напряжения. Явление передачи тепла или электричества в любом веществе известно как проводимость.

Электропроводниками могут быть металлы, неметаллы (проводящий полимер и графит), металлический сплав и электролит. Золото, алюминий, сталь, медь и латунь — типичные примеры, с которыми мы сталкивались в нашей повседневной жизни, и наиболее распространенным является чистое элементное серебро. Как было сказано выше, проводники в основном представляют собой твердые металлы, которые формуются в проводах или врезаются на печатные платы.

Меркурий — лучший образец в случае жидкостей в качестве проводника. Газы — плохие проводники, но при ионизации они могут стать хорошими проводниками.Таким образом, мы можем сказать, что земля, животные, тело человека и металлы являются проводниками, которые обеспечивают передачу тепла и электричества из одной точки в другую.

Применение проводов

• Железо используется в двигателе транспортного средства для отвода тепла.
• Железная пластина сделана из стали, чтобы поглощать больше тепла.
• Алюминий используется в кухонной посуде, которая поглощает и накапливает тепло, и даже используется для упаковки пищевых продуктов.
• Ртуть используется для измерения температуры тела и термометра.

Определение полупроводников

Материалы, символы которых способны вести себя как проводники, а также как изоляторы в различных условиях, известны как полупроводники. Можно также сказать, что такие материалы, проводимость которых лежит между проводниками и изоляторами (непроводниками).

Полупроводники используются в производстве различных электронных устройств, таких как транзисторы, интегральные схемы и диоды. Эти устройства надежны, дешевы, просты в использовании, мощны и эффективны.Оксиды германия, кремния, теллура, олова и других металлов — несколько примеров полупроводников.

Применение полупроводников

Полупроводники используются в силовых устройствах, излучателях света (в том числе твердотельных лазерах), оптических датчиках. Поскольку у них есть возможности управления напряжением и током, и они рассматриваются как будущие элементы в производстве электронных устройств, таких как промышленное оборудование управления, связь с обработкой данных и т. Д.

Определение изоляторов

Изоляторы — это вещества, свойства которых отличаются от проводников, поскольку они не пропускают тепло или электричество через них.Причина, по которой не пропускают тепло или электричество, — это удельное сопротивление вещества, а также у них нет свободных электронов.

Изоляторы в основном твердые. Стекло, слюда, резина, кварц, дерево, шерсть, пластик — вот некоторые из типичных примеров изоляторов. Одним из значительных преимуществ изоляторов является то, что они действуют как защита от тепла и электричества, а также создают звук.

Применение изоляторов

• Каучук широко используется в качестве огнестойкой одежды, шин, тапочек, поскольку они являются хорошими изоляторами.
• Электрические изоляторы используются в системах высокого напряжения, в платах электрических цепей, поскольку они (изоляционные материалы) препятствуют прохождению электронов, а также тока через них.
• Электрокабели и провода покрыты изоляционными материалами.
• Шерстяная одежда и одеяла, которые используются зимой для согрева тела.

Ключевые различия между проводниками, полупроводниками и изоляторами

Приведенные ниже пункты выделят общие, но существенные различия между проводниками, полупроводниками и изоляторами:

1. Проводники — это вещество или материал, передающий через них тепло или электричество.Такие элементы или материалы, которые могут действовать как проводники, а также как изоляторы в различных условиях, известны как полупроводники, тогда как Изоляторы — это вещества или материалы, которые не передают тепло или электричество через них.
2. Проводники имеют высокую проводимость , полупроводники — среднюю, а изоляторы — низкую (незначительную) проводимость .
3. Запрещенная щель (щель между валентной зоной и зоной проводимости) не обнаруживается в проводниках, в то время как в полупроводниках имеется небольшая запрещенная зона, а в изоляторах наблюдается большая запрещенная зона.
4. Удельное сопротивление (свойство сопротивления для измерения электропроводности), которое является низким или незначительным для проводников и очень высоким для изоляторов и умеренным для полупроводников.
5. Значение проводимости (выше значение проводимости, ниже удельное сопротивление вещества) составляет 10 ^-7 мГо / м (очень высокое) проводников, тогда как полупроводники имеют значение между 10 ^-7 mho / m до 10 ^-13 mho / m , а изоляторы имеют 10 ^-13 mho / m (незначительно).
6. Значение удельного сопротивления проводников меньше 10 ^-5 Ом-м , в то время как полупроводники имеют значение между 10 ^-5 Ом-м до 10 ⁵ Ом -м и изоляторы имеют более 10 ⁵ Ом -м .
7. В проводниках есть только один валентный электрон во внешней оболочке, хотя есть четыре валентных электрона во внешней оболочке полупроводников и восемь валентных электронов во внешней оболочке изоляторов.
8. Проводники образованы металлическим скреплением; Полупроводники образуются ковалентной связью; Изоляторы образованы ионными связями.
9. Золото, бронза, серебро, ртуть, медь, латунь и т. Д. Являются немногими обычно используемыми проводниками, тогда как кремний, алюминий, олово, германий являются полупроводниками; Слюда, резина, дерево, шерсть, бумага и т. Д. — широко используемые изоляторы.

Заключение

В этой статье мы обсудили три типа материалов — проводники, полупроводники и изоляторы.Они в основном различаются по электропроводности и другим связанным свойствам. Очень важно знать о них, поскольку эти элементы используются в нашей повседневной жизни, а такие материалы, как сверхпроводники, имеют широкий спектр применения в производстве электронных устройств будущего.

Разница между проводником, полупроводником и изолятором

В чем разница между проводниками, полупроводниками и изоляторами?

Основное различие между проводником, полупроводником и изолятором заключается в его состоянии проводимости.Проводники всегда проводят электрический ток, а изоляторы не проводят. Однако полупроводник проводит и блокирует в разных условиях.

Что такое проводник ?

В области электротехники и электроники проводник — это материал, который пропускает заряд, также известный как электрический ток. Чаще всего электрические проводники изготавливаются из металлов. Такие материалы позволяют протекать току из-за наличия свободных электронов или ионов, которые начинают двигаться при приложении напряжения.

Проводники имеют очень низкое электрическое сопротивление, т.е. противодействуют току и зависят от длины и ширины проводника. Он увеличивается с повышением температуры.

Что такое полупроводник ?

Полупроводники — это материалы, у которых есть проводимость между проводниками и изоляторами. Они могут блокировать или разрешать текущий поток, обеспечивая полный контроль над ним. В основном они модифицируются путем добавления примесей, называемых легированием. Он изменяет свои свойства, такие как однонаправленный ток, усиление, преобразование энергии и т. Д.

Электропроводность внутри полупроводников обусловлена ​​движением электронов и дырок.

Что такое изолятор ?

Изолятор — это материал, который имеет очень высокое электрическое сопротивление и не пропускает ток. В изоляторах нет свободных электронов, поэтому они не проводят электричество. Таким образом они используются для защиты от ударов.

Различия между проводниками, полупроводниками и изоляторами:

Связанные сообщения:

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Вещество [ sub’-stuns ] — это материал или материя, из которых что-то сделано. Вещества — это физические предметы, которые можно увидеть, потрогать или измерить. Они состоят из одной или нескольких элементарных частей. Железо, алюминий, вода и воздух — примеры веществ.

Пар и жидкая вода — это две разные формы одного и того же химического вещества, воды.

Основная проблема четкого определения того, что такое субстанция, что если, например, рассматривать не только вселенную (космос), бытие и небытие, а вообще все, то возникает вопрос, что является постоянным основным принципом (атрибут) — это основа субстанции, которая обычно состоит из всего (то есть материи, разума, чувств, пространства, души и т. д.).

Латинское слово субстанция — это перевод греческого слова, обозначающего сущность (ousia), а с латыни для описания сущности используется слово essentia. В античной философии субстанция трактуется как субстрат, первооснова всего (например, «вода» Фалеса, «огонь» Гераклита).

В наше время понятие вещества трактуется и широко распространяется. Первая точка зрения связана с онтологическим пониманием субстанции как конечного базового бытия (Фрэнсис Бэкон, Бенедикт Спиноза, Готфрид Вильгельм Лейбниц).Центральная категория метафизики в философии субстанция отождествляется с Богом и с природой и определяется как причина самой себя (лат. Causa sui). Основные характеристики (атрибуты) вещества от Бенедикта Спинозы — мышление и растяжка. По аналогии с философией Бенедикта Спиноза субстанция рассматривается в свете концепции Рене Декарта и Лейбница. Первая субстанция — это единство субъекта и объекта, а вторая — те же атомы, простые существа, теряющие натяжение, но получающие атрибутные устремления (фр.аппетит) и множественность. Благодаря Лейбницу вещество начинает ассоциироваться с материей.

Вторая точка зрения на сущность — гносеологическое понимание концепции, ее возможностей и потребности в научном познании (Джон Локк, Дэвид Хьюм). Иммануил Кант считал, что закон, согласно которому любое изменение сущности событий и количества хранимых в ней в природе остается неизменным, можно отнести к «аналогиям опыта». Георг Вильгельм Фридрих Гегель определил субстанцию ​​как целостность изменчивой, преходящей стороны вещей, как «важный шаг в развитии воли.«Для Артура Шопенгауэра субстанция — материя, для Дэвида Юма — фикция, свойства сосуществования.

7.. ПРОВОДНИКИ И ИЗОЛЯТОРЫ

ПРОВОДНИКИ И ИЗОЛЯТОРЫ

Все вещества обладают некоторой способностью проводить электрический ток, однако они сильно различаются легкостью, с которой ток может проходить через них. Металлы, например, легко проводят электричество, а резина не позволяет ему течь свободно. Таким образом, у нас есть проводники и изоляторы.

Что означают термины «проводники» и «изоляторы»? Вещества, через которые легко передается электричество, называются проводниками.Любой материал, который сильно сопротивляется прохождению электрического тока, известен как изолятор.

Давайте сначала обратим внимание на проводимость, то есть способность проводника пропускать электрические заряды. От четырех факторов, от которых зависит проводимость, являются: размер используемого провода, его длина и температура, а также тип используемого материала.

Как упоминалось выше, существует большая разница в проводящей способности различных веществ. Например, почти все металлы являются хорошими проводниками электрического тока.Тем не менее медь переносит ток более свободно, чем железо; а серебро, в свою очередь, является лучшим проводником, чем медь.

Вообще говоря, медь — самый распространенный проводник. Вот почему электрические устройства в вашем доме подключаются к розетке медными проводами. Если мы используем кусок веревки вместо металлической проволоки, мы обнаружим, что ток перестает течь.

Материал, подобный струне, который сопротивляется прохождению электрического тока, называется изолятором.

Для покрытия проводов используется много видов изоляции. Тип используемого кабеля зависит от целей, для которых предназначен провод или шнур. Изоляционные материалы, которые мы обычно используем для покрытия проводов, — это резина, асбест, стекло, пластмасса и другие.

Проводящие материалы — далеко не единственные материалы, играющие важную роль в электротехнике. Безусловно, должен быть проводник, то есть путь, по которому должно проходить электричество, и должны быть изоляторы, предохраняющие его от утечки с проводника.

8.,.

Какая польза от изоляторов?

9. 5:

Электрические устройства в вашем доме подключаются к розетке с помощью медных проводов.

химическое соединение | Определение, примеры и типы

Химическое соединение , любое вещество, состоящее из идентичных молекул, состоящих из атомов двух или более химических элементов.

молекула метана

Метан, в котором четыре атома водорода связаны с одним атомом углерода, является примером основного химического соединения.На структуру химических соединений влияют сложные факторы, такие как валентные углы и длина связи.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

Подводки к химии

Возможно, вы знаете, что элементы составляют воздух, которым мы дышим, и воду, которую мы пьем, но знаете ли вы о них больше? Какой элемент почти такой же легкий, как водород? Что вы называете смесью двух химических элементов? Узнайте ответы в этой викторине.

Вся материя Вселенной состоит из атомов более чем 100 различных химических элементов, которые встречаются как в чистом виде, так и в сочетании в химических соединениях. Образец любого данного чистого элемента состоит только из атомов, характерных для этого элемента, и атомы каждого элемента уникальны. Например, атомы углерода отличаются от атомов железа, которые, в свою очередь, отличаются от атомов золота. Каждый элемент обозначается уникальным символом, состоящим из одной, двух или трех букв, возникающих либо из текущего имени элемента, либо из его исходного (часто латинского) имени.Например, символы углерода, водорода и кислорода — это просто C, H и O соответственно. Символ железа — Fe, от латинского названия ferrum . Фундаментальный принцип химической науки заключается в том, что атомы различных элементов могут объединяться друг с другом с образованием химических соединений. Известно, что, например, метан, который образован из элементов углерода и водорода в соотношении четыре атома водорода на каждый атом углерода, содержит отдельные молекулы CH ₄ .Формула соединения — например, CH ₄ — указывает типы присутствующих атомов, с нижними индексами, представляющими относительное количество атомов (хотя цифра 1 никогда не записывается).

молекула воды

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Один атом кислорода содержит шесть электронов в своей внешней оболочке, которая может содержать в общей сложности восемь электронов. Когда два атома водорода связаны с атомом кислорода, внешняя электронная оболочка кислорода заполняется.

Encyclopædia Britannica, Inc.

• Изучите магнитоподобную ионную связь, образующуюся при передаче электронов от одного атома к другому

  Ионы — атомы с положительным или отрицательным суммарным зарядом — связываются вместе, образуя ионные соединения.

  Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео для этой статьи

• Посмотрите, как работают молекулярные связи, когда два атома водорода соединяются с атомом серы, образуя сероводород

  Молекулярные соединения образуются при образовании молекул, таких как молекулы метана или воды , соединяются вместе, деля электроны.

  Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

Вода, которая представляет собой химическое соединение водорода и кислорода в соотношении два атома водорода на каждый атом кислорода, содержит молекулы H ₂ O. Хлорид натрия — это химическое соединение, образованное из натрия (Na) и хлора (Cl) в соотношении 1: 1. Хотя формула хлорида натрия — NaCl, соединение не содержит реальных молекул NaCl. Скорее, он содержит равное количество ионов натрия с положительным зарядом (Na ⁺ ) и ионов хлора с отрицательным зарядом (Cl ^— ).( См. Ниже Тенденции в химических свойствах элементов, где обсуждается процесс превращения незаряженных атомов в ионы [т.е. частицы с положительным или отрицательным суммарным зарядом].) Вышеупомянутые вещества служат примером двух основных типов химических веществ. соединения: молекулярные (ковалентные) и ионные. Метан и вода состоят из молекул; то есть они являются молекулярными соединениями. С другой стороны, хлорид натрия содержит ионы; это ионное соединение.

Атомы различных химических элементов можно сравнить с буквами алфавита: так же, как буквы алфавита объединяются, образуя тысячи слов, атомы элементов могут объединяться различными способами, образуя бесчисленное множество соединений. .На самом деле известны миллионы химических соединений, и многие миллионы возможны, но еще не открыты или синтезированы. Большинство веществ, встречающихся в природе, таких как древесина, почва и камни, представляют собой смеси химических соединений. Эти вещества могут быть разделены на составляющие их соединения физическими методами, которые не изменяют способ агрегирования атомов в соединениях. Соединения можно разделить на составные элементы путем химических изменений.Химическое изменение (то есть химическая реакция) — это изменение, при котором организация атомов изменяется. Пример химической реакции — горение метана в присутствии молекулярного кислорода (O ₂ ) с образованием диоксида углерода (CO ₂ ) и воды. CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O В этой реакции, которая является примером реакции горения, происходят изменения в способе связывания атомов углерода, водорода и кислорода. в соединениях.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Химические соединения обладают поразительным набором характеристик. При обычных температурах и давлениях некоторые из них являются твердыми телами, некоторые — жидкостями, а некоторые — газами. Цвета различных составных частей совпадают с цветами радуги. Некоторые соединения очень токсичны для человека, тогда как другие необходимы для жизни. Замена только одного атома в соединении может быть причиной изменения цвета, запаха или токсичности вещества.Чтобы понять это огромное разнообразие, были разработаны системы классификации. В приведенном выше примере соединения классифицируются как молекулярные или ионные. Соединения также подразделяются на органические и неорганические. Органические соединения ( см. Ниже Органические соединения), названные так потому, что многие из них были первоначально изолированы от живых организмов, обычно содержат цепи или кольца атомов углерода. Из-за огромного разнообразия способов связывания углерода и других элементов существует более девяти миллионов органических соединений.Соединения, которые не считаются органическими, называются неорганическими соединениями ( см. Ниже Неорганические соединения).

ртуть (Hg)

Ртуть (химический символ: Hg) — единственный металлический элемент, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре.

© marcel / Fotolia

В рамках широкой классификации органических и неорганических веществ существует множество подклассов, в основном основанных на конкретных элементах или группах присутствующих элементов. Например, среди неорганических соединений оксиды содержат ионы O ^2- или атомы кислорода, гидриды содержат ионы H ^— или атомы водорода, сульфиды содержат ионы S ^2- и т. Д.Подклассы органических соединений включают спирты (содержащие группу ―OH), карбоновые кислоты (характеризующиеся группой COOH), амины (содержащие группу NH ₂ ) и т. Д.

Различные способности различных атомов объединяться с образованием соединений лучше всего можно понять с помощью периодической таблицы. Периодическая таблица Менделеева была первоначально построена для представления закономерностей, наблюдаемых в химических свойствах элементов ( см. химическая связь). Другими словами, по мере развития химии было замечено, что элементы можно сгруппировать в соответствии с их химической реакционной способностью.Элементы с подобными свойствами перечислены в вертикальных столбцах периодической таблицы и называются группами. По мере раскрытия деталей атомной структуры стало ясно, что положение элемента в периодической таблице коррелирует с расположением электронов, которыми обладают атомы этого элемента ( см. атом). В частности, было замечено, что электроны, которые определяют химическое поведение атома, находятся в его внешней оболочке. Такие электроны называются валентными электронами.

Таблица Менделеева

Периодическая таблица элементов.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Например, атомы элементов в группе 1 периодической таблицы все имеют один валентный электрон, атомы элементов в группе 2 имеют два валентных электрона, и так далее, до группы 18 , элементы которого содержат восемь валентных электронов. Самое простое и самое важное правило для предсказания того, как атомы образуют соединения, состоит в том, что атомы имеют тенденцию объединяться таким образом, чтобы они могли либо опустошить свою валентную оболочку, либо завершить ее (т.е., заполните его), в большинстве случаев всего с восемью электронами. Элементы в левой части таблицы Менделеева имеют тенденцию терять свои валентные электроны в химических реакциях. Натрий (в Группе 1), например, имеет тенденцию терять свой одинокий валентный электрон с образованием иона с зарядом +1. Каждый атом натрия имеет 11 электронов ( e ^— ), каждый с зарядом -1, чтобы просто сбалансировать заряд +11 на его ядре. Потеря одного электрона оставляет его с 10 отрицательными зарядами и 11 положительными зарядами, что дает общий заряд +1: Na → Na ⁺ + e ^— .Калий, расположенный непосредственно под натрием в группе 1, также образует +1 ион (K ⁺ ) в своих реакциях, как и остальные члены группы 1: рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Атомы элементов в правом конце периодической таблицы имеют тенденцию вступать в реакции, так что они получают (или разделяют) достаточно электронов, чтобы заполнить свою валентную оболочку. Например, кислород в группе 16 имеет шесть валентных электронов и, следовательно, нуждается в двух дополнительных электронах, чтобы завершить его внешнюю оболочку. Кислород достигает этого за счет реакции с элементами, которые могут терять или делиться электронами.Атом кислорода, например, может реагировать с атомом магния (Mg) (в группе 2), принимая два валентных электрона магния, образуя ионы Mg ²⁺ и O ^2-. (Когда нейтральный атом магния теряет два электрона, он образует ион Mg ²⁺ , а когда нейтральный атом кислорода получает два электрона, он образует ион O ^2-.) В результате образуется ион Mg ²⁺ и O ^2- затем объединяют в соотношении 1: 1 с получением ионного соединения MgO (оксид магния). (Хотя составной оксид магния содержит заряженные частицы, у него нет чистого заряда, поскольку он содержит равное количество ионов Mg ²⁺ и O ^2-.) Аналогичным образом кислород реагирует с кальцием (чуть ниже магния в группе 2) с образованием CaO (оксид кальция). Кислород аналогичным образом реагирует с бериллием (Be), стронцием (Sr), барием (Ba) и радием (Ra), остальными элементами группы 2. Ключевым моментом является то, что, поскольку все элементы в данной группе имеют одинаковое количество валентных электронов, они образуют аналогичные соединения.

Химические элементы можно классифицировать по-разному. Наиболее фундаментальное разделение элементов — на металлы, которые составляют большинство элементов, и неметаллы.Типичные физические свойства металлов — это блестящий внешний вид, пластичность (способность растираться в тонкий лист), пластичность (способность вытягиваться в проволоку), а также эффективная тепло- и электропроводность. Самым важным химическим свойством металлов является тенденция отдавать электроны с образованием положительных ионов. Например, медь (Cu) — типичный металл. Он блестящий, но легко тускнеет; это отличный проводник электричества и обычно используется для электрических проводов; и из него легко превращаться в изделия различной формы, такие как трубы для систем водоснабжения.Медь содержится во многих ионных соединениях в форме иона Cu ⁺ или Cu ²⁺ .

Металлические элементы находятся на левой стороне и в центре таблицы Менделеева. Металлы групп 1 и 2 называются типичными металлами; те, что находятся в центре периодической таблицы, называются переходными металлами. Лантаноиды и актиноиды, показанные под периодической таблицей, представляют собой особые классы переходных металлов.

металлических элементов в периодической таблице Менделеева

Металлы, неметаллы и металлоиды представлены в различных частях периодической таблицы Менделеева.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Неметаллы, которых относительно мало, находятся в верхнем правом углу таблицы Менделеева, за исключением водорода, единственного неметаллического члена группы 1. Физические свойства, характерные для металлы в неметаллах отсутствуют. В химических реакциях с металлами неметаллы приобретают электроны с образованием отрицательных ионов. Неметаллические элементы также реагируют с другими неметаллами, в этом случае образуя молекулярные соединения. Хлор — типичный неметалл.При обычных температурах элементарный хлор содержит молекулы Cl ₂ и реагирует с другими неметаллами с образованием таких молекул, как HCl, CCl ₄ и PCl ₃ . Хлор реагирует с металлами с образованием ионных соединений, содержащих ионы Cl ^— .

Разделение элементов на металлы и неметаллы является приблизительным. Некоторые элементы вдоль разделительной линии проявляют как металлические, так и неметаллические свойства и называются металлоидами или полуметаллами.