Аккумуляторы – устр-ва где эл эн – в хим и наоборот. Под возд внешн ист тока эн-я вначале накапливается (аккумулируется - зарядка), а затем расходуется, т.е. превращается в эл-ю. Проц зар(как электролизер) и разр(как ГЭ работает) повторяются многокр. Кислотн Устр-во: Пластмасс бачок, в к-м располож ряды электродов в виде свинц решеток, в к-е запрессован оксид свинца PbO. Заполнен эл-том с ω=30-40%,(если выше – падает эл-пров-ть- оптимально 32-39%) т.е. Плотн=1,27-1,31. Сам сосуд – пластм коробка – кислотоупорный мат – эбонит, полипропилен. СЕПАРАТОРЫ – разделители из изолир материалов, помещаются между пластинами-фиксируют расст межд эл-дами и удерживают активн массу. PbO+H2SO4=PbSO4+H2O. Далее формирование эл-дов, многократно повт зарядки и разрядки – образуется разрыхленная акт масса, покрывающ эл-ды в виде PbSO4 с большой сильноразвитой пов-тью. Зарядка: (-)K PbSO4+2e=Pb0+ SO2-4 (+)A: PbSO4-2e+2H2o= Pb+4O2+ SO2-4+4H+ Сумм Ур-е зарядки ак-ра: 2PbSO4+ 2H2O= Pb0+Pb+4O2+2H2SO4 Далее работает ГЭ: Эл-ды из Pb и PbО2 –выраб ток. Проц при разр: (-)А Pb0-2e+ SO2-4 = PbSO4 (+)К Pb+4O2+2e+ 4H++SO2-4= PbSO4+2H2o В рез-те акт масса на «-» становится пористой массой свинца. Сум Ур-е разрядки: Pb0+Pb+4O2+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O Напряж при заряде с течением времени достигает значений дост для разлож воды на А-О2, на К – Н2. Пузырьки()закипание – признак окончания заряда свинц акк-ра. Плюс Прост устройство, КПД 80%, Высок ЭДС, Дешевый Минус Тяжелый, Невысок эн-я, Взрывоопасен при долг и неправ работе, Склоен к саморазрядке. Щел АК-РЫ +(К) метагидроксид никеля, -(А) кадмий(или железо) Эл-т – 20-23% р-р КОН. 2H2O+ 2NiOOH+Cd=2Ni(OH)2+Cd(OH)2 (вправо – разряд, влево-заряд) (Fe-тогда все тоже, и коэф-ты.) Ni-Fe Щел ак-ры – дешевле, хуже показатели на ед массы- питание электро-паровых погрузчиков, рудничных электровозов. – приемники, магнитофоны, эл аппаратура.
|
|
Химические источники тока. Марганцево-цинковый первичный элемент: устройство, уравнения процессов, достоинства и недостатки.
ХИТы-хим ист тока. Устр: Медно-цинк стакан – Анод, Катод – смесь MgO2 с графитом. Токоотвод из графита с метал колп. Эл-т – NH4Cl +крахмал или др загуститель (паста). Zn|Zn2+| NH4Cl +крахмал| MnO2, C A: Zn0-2e=Zn2+ K: MnO2+ e+NH4+= MnOOh+ NH3 ТОР: Zn0+ 2 MnO2+ 2NH+4= Zn2++2MnOOH+2NH3 NH3 – внутр сфера комплексн иона цинка. КЧ Zn =4(или 6) Если удвоить коэфф и дописать противоионы – Связать ионы в молек, то - 2Zn+4MnO2+ 4 NH4Cl= [Zn(NH3)4]Cl2+ 4MnOOH+ ZnCl2. МЦЭ – Для питания радиоаппаратуры, связи и в кач-ве батареек для карм фонариков, магнитофонов. Эл-ть – кол-во эл-ва, к-е отдает ист тока при разрядке. Зависит от природы, массы, степ превращ реаг-в. Энерг – произвед емк на напряж. Уд эн-я – эн-я, отнесенная к ед массы. Сохраняемость – срок хранения ГЭ при к-м хар-ки остаются в заданных пределах. Ухудшение – из-за коррозии… Если эл-т взять КОН – уд эн возраст. Если нужна высокая сохранность – использ Zn|Zn2+|KOH|HgO, C Еще ГЭ в слух апп и кардиостимулят, из сохр экологии – меньше исп Hg ищут замену.В часах – индий. Li – больше всего исп, но при контакте с водой – саморазрядка
|
|
Высокомолекулярные соединения. Полимеры и олигомеры. Получение полимеров: реакции полимеризации и поликонденсации (на примерах). Строение полимеров. Степень полимеризации. Термопластичные и термореактивные полимеры, их особенности.
(Со-когда неск видов мономеров)Полимеризация- р-я многократн присоед молек моном за счет разрыва двойн/тройн связей или размыкания цикла мономеров без выдел поб прод. Поликонденсация – р-я образ полимера за счет взаимод функц групп мономеров, к-я сопровожд выделением побочн соед (H2O, NH3, HCl..) ВМС – гибкие, диэлектр, нелетучи, анизотропия, Высокая энергия межмолек взаимодействия, высокая прочность, хим стойкость к агр средам, низк теплопров, термостойкость, Полупров св-ва.
Свойства и области применения основных полимеров на примере полиэтилена, полипропилена, полисторола, поливинилхлорида, фторопласта, фенопласта, дивинилового и изопренового каучуков, капронового волокна.
В настоящее время широко применяется большое количество различных полимеров.
Физические и химические свойства некоторых термопластов приведены в таблицах:
Физические свойства некоторых полимеров
Свойство | Полимер | |||||
полиэтилен | полипропилен | полистирол | поливинилхлорид | полиметилметакрилад | политетрафторэтилен | |
Плотность г/см3 | 0,91-0,97 | 0.90-0.92 | 1.04 – 1.05 | 1.35-1.43 | 1.19 | 2.15-2.24 |
Температура стеклования, оС | 102-137* | 160-175* | 82 -95 | 75-80 | 115 – 120 | 327* |
Предел прочности при растяжении МПа | 7-45 | 24 - 40 | 40 – 50 | 40-60 | 78 | 14-29 |
Относительное удлинение при разрыве % | 100-1200 | 200 – 800 | --- | --- | --- | 250-500 |
Удельное электрическое сопротивление Ом*см | 1017 - 1018 | 1017 | 1014 - 1016 | 1014 - 1016 | 1011 - 1012 | 1015 - 1018 |
Диэлектрическая проницаемость | 2,2 – 2,4 | --- | 2.5 – 2.6 | 3.5 - 4.5 | 2.8 - 3.5 | 1,9-2,2 |
Химические свойства некоторых полимеров
Свойство | полимеры | |||||
полиэтилен | полистирол | поливинилхлорид | полиметилметакрилад | силиконы | фторопласты | |
Устойчивость к действию: | ||||||
а) растворов кислот | Стоек | Стоек в слабых растворах | Стоек | Стоек в минеральных кислотах | стойки | Стоек |
б)растворов щелочей | Стоек | Стоек в слабых растворах | Стоек | Стоек | Не стойки | Стоек |
в)окислителей | стареет | Стоек | Стоек | Стоек | стойки | Стоек |
Растворимость в углеродах: | ||||||
а) алифатических | Набухает | Набухает | Не растворяется | Стоек | Растворяются | Стоек |
б) ароматических | Растворяется при нагреве | Растворяется | Не растворяется | Растворим | Растворимы | Стоек |
Растворители | Бензол при нагревании | Спирты, эфиры, стирол | Тетрагидрофуран, дихлорэтан | Дихлорэтан, кетоны | Эфиры, хлороуглеводороды | Растворы некоторых комплексов |
Полиэтилен n – термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации при температуре до 320 оС и давлении 120 – 320 МПа (полиэтилен высокого давления) или при давлении до 5 МПа с использованием комплексных катализаторов (полиэтилен низкого давления). Полиэтилен низкого давления имеет более высокие прочность, плотность, эластичность и температуру размягчения. Полиэтилен химически стоек во многих средах, но под действием окислителей стареет. Хороший диэлектрик, может эксплуатироваться в пределах температур от – 20 до + 100 оС. Облучение может повысить теплостойкость полимера. Изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры, изоляционные плёнки и оболочки кабелей, плёнки. Упаковочный материал. Заменители стеклотары.
Полипропилен - n – кристаллический термопласт, получаемый методом стереоспецефической полимеризации. Обладает высокой термостойкостью (до 120 – 140 оС), чем полиэтилен. Имеет высокую мехническую прочность, стойкость к многократным изгибам и истиранию, эластичен. Применяется для изготовления труб, плёнок, аккумуляторных баков и др.
|
|
Полистирол – термопласт, получаемый радикальной полимеризацией стирола.
- СН – СН-
I
n
Полимер стоек к действию окислителей, но не устойчив к воздействию сильных кислот, он растворяется в ароматических растворителях, высокая механическая прочность и диэлектрические свойства. Высококачественный электроизоляционный, конструкционный и декоративно-отделочный материал в приборостроении, электротехнике, радиотехнике, бытовой технике. Гибкий эластичный – оболочки кабеля. На его основе выпускают пенопласты.
Поливинилхлорид - n – термопласт, изготавливаемый полимеризацией винилхлорида, стоек к воздействию кислот, щелочей и окислителей. Растворим в циклогексаноне, тетрагидрофуране, ограничено в бензоле и ацетоне. Трудногорюч, механически прочен. Диэлектрические свойства хуже чем у полиэтилена. Изоляционный материал. Который можно соединять сваркой. (грампластинки, плащи, трубы…)
Политетрафторэтилен (фторопласт) - n – термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации тетрафторэтилена. Обладает исключительной химической стойкостью к кислотам, щелочам и окислителям. Диэлектрик. Диапазон эксплуатации (от - 270 до + 260 оС). При 400 оС разлагается с выделением фтора, не смачивается водой. Используется для нанесения антифрикционных, гидрофобных и защитных покрытий, покрытий сковородок.
Фенопласты – пластмассы на основе фенолоформальдегидных смол. Наполнителями для них служат бумага или картон (гетинакс), ткань (текстолит), древесина, кварцевая и слюдяная мука и др. Стойки к воздействию воды, кислот, солей и оснований, органических растворителей, трудногорючи, атмосферостойки, диэлектрики. (Используются - печатные платы, корпуса электро и радиотехнических изделий, фольгированных диэлектриков…)
|
|
Волокна: 1. ацетатное – горит быстро, образуя нехрупкий спёкшийся шарик тёмно-бурого цвета. 2. капрон – плавится, образуя твёрдый блестящий шарик тёмного цвета, распространяя неприятный запах
Волокно | Действие растворов (при комн. Температуре) | ||
HNO3, | H2SO4, | NaOH, 10% р-р | |
ацетатное | Растворяется | Растворяется | Образуется желтоватый оттенок |
капрон | Растворяется, образуя бесцветный раствор | Не растворяется |
Синтетические каучуки:
Натуральный каучук – цис- полиизопрен, т.е. полимер, элементарные звенья которого соответствуют изопрену (2-метилбутадиену – 1,3) и находятся в цисконфигурации.
Каучук в котором все элементарные звенья находятся или в цис- или в трансконфигурации, называется стереорегулярным.
При нагревании каучука с серой (до 8%) образуется резина, происходит сшивание полимерных цепей за счет сульфидных мостиков, а это приводит к увеличению прочности, устойчивости к истиранию, к действию органических растворителей и др-х веществ.
Русский химик С.В. Лебедев разработал технологически удобный способ синтеза синтетического каучука (полибутадиенового).
Сейчас есть несколько видов синтетического каучука в них в качестве мономеров используют изопрен, бутадиен, хлоропрен, стирол и т.д.
Есть резины на основе сополимеров алкадиенов с сопряжёнными двойными связями и производных алкенов.
Свойства: морозоустойчивость, прочность и эластичность, масло-бензостойкость, пониженная газопроницаемость, устойчивость к действию ультрафиолета, окислителей.