Физико-химические основы радиоэлектроники

 

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 1-27 01 01 11 «ЭКОНОМИКА И

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА (РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И

ИНФОРМАЦИОННЫЕ УСЛУГИ)»

 

 

Минск 2010

 

Содержание

 

Общие требования к составлению отчета по лабораторным

работам........................................................................................................... 3

 

Лабораторная работа № 1

Кинетика физико-химических процессов.

Химическое равновесие............................................................................... 5

 

Лабораторная работа № 2

Электродные потенциалы. Гальванические элементы......................... 18

 

Лабораторная работа № 3

Электролиз водных растворов электролитов....................................... 34

 

Лабораторная работа № 4

Электрохимическая коррозия и методы защиты от коррозии........... 41

 

Приложения................................................................................................ 50

 

Общие требования к составлению отчета

По лабораторным работам

 

Отчет оформляется студентом индивидуально с учетом задания. Он должен быть составлен аккуратно, грамотно, с последовательным изложением материала. Графики выполняются на миллиметровой бумаге с использованием прямоугольной системы координат. На ось абсцисс откладываются численные значения независимой переменной Х, на ось ординат – значения функции Y. Графики и таблицы должны быть пронумерованы и подписаны (например, «Рис.1», «Табл.1» и т.д.). Расчетные математические формулы, уравнения реакций записываются посередине строки с интервалом от текстовой части.

Отчет оформляется по следующей схеме.

 

Название лабораторной работы

Цель работы (приводится к каждой лабораторной работе).

 

Экспериментальная часть

1. Название опыта (из лабораторного практикума).

 

1.1. Ход и данные опыта.

Используя данную в пособии методику проведения эксперимента, кратко опишите ход опыта, указав основные его этапы. (Исключается переписывание инструкции по выполнению опыта из методического пособия в отчет). При этом непременно приведите уравнение в молекулярной и ионной формах той реакции, которая лежит в основе эксперимента. Укажите также. условия проведения опыта (концентрации веществ, температура и т.д.), обратив внимание на постоянство этих параметров или их изменение.

Данные опыта можно оформить в виде таблицы или в виде краткого описания. Опишите наблюдаемый внешний признак реакции (изменение окраски, выпадение осадка, выделение газа).

 

1.2. Расчет и анализ данных или анализ результатов наблюдений (для качественного опыта).

Приведите расчетные формулы в общем виде, подставьте данные в формулы, учитывая размерность величин, и проведите необходимые расчеты. Постройте, если необходимо, графические зависимости.

В анализе данных объясните полученные результаты, т.е.;

– установите характер наблюдаемой зависимости;

– выясните причину наблюдаемой зависимости, используя теоретический материал;

– дайте исчерпывающие ответы на поставленные в каждом опыте вопросы.

 

1.3. Выводы.

Вывод – это краткое сообщение (установлено, показано и т.д.) о полученном результате с элементами обобщения. Установленная в данном опыте зависимость на примере конкретной реакции подается в выводе с использованием обобщенных понятий.

 

1.4. Контрольные вопросы.

Вопросы или условия задач приводятся в полном виде. Ответы следует располагать после каждого вопроса или задачи. Ответы и решение задач должны быть полными и исчерпывающими.

 

К защите лабораторной работы допускаются студенты, выполнившие данную работу и оформившие отчет в соответствии с вышеуказанными требованиями.

 

Лабораторная работа № 1

КИНЕТИКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Цель работы: изучить влияние различных факторов на скорость и равновесие физико-химических процессов.

1. Теоретическая часть

1.1. Скорость физико-химических процессов

Химическая кинетика – раздел химии, изучающий скорость и механизм протекания физико-химических процессов. Изучение кинетики превращений дает возможность выяснить реальный механизм протекания процесса, позволяет управлять им, осуществлять математическое моделирование, решать задачи по его оптимизации и автоматизации.

В химической кинетике различают гомогенные и гетерогенные процессы.

Гомогенные процессы протекают во всем объеме, реагирующие вещества находятся в одной фазе, молекулы всех реагирующих веществ находятся в одинаковых условиях. Гетерогенные процессы протекают на границе раздела фаз, реагирующие вещества находятся в различных фазах. Они широко применяются в радиоэлектронике: окисление и травление металлов и полупроводников, получение защитных покрытий и т.д.

В основе физико-химических процессов лежит химическое превращение одних веществ в другие, т.е. химическая реакция. Следовательно, такие физико-химические взаимодействия можно характеризовать скоростью.

Скорость физико-химического процесса – изменение количества реагирующих веществ в единицу времени в единице реакционного пространства. Реакционным пространством в гомогенной системе служит объем сосуда, в котором происходит взаимодействие, в гетерогенной – поверхность раздела фаз.

Выражение для средней скорости процесса имеет вид

, (2.1)

где Dn = n₂ – n₁, Dt = t₂ – t₁; n₁ и n₂ – количество молей изменяющегося в реакции вещества в моменты времени τ₁ и τ₂;V – объем реакционного пространства, ; S – площадь межфазной поверхности, .

Скорость физико-химического процесса всегда величина положительная, поэтому перед дробью ставят знак . Измеряется скорость: моль/л·с, моль/м²·с.

Количество вещества (моль), отнесенное к занимаемому им объему (n/V), есть мольная концентрация (С). Поэтому скорость гомогенного процесса можно определить как изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. Если в моменты времени τ₁ и τ₂ концентрация реагирующего вещества была соответственно и , то отношение выражает среднюю скорость гомогенного процесса.

. (2.2)

 

Скорость гетерогенных процессов измеряется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося в единицу времени на единицу поверхности. Так как процесс осуществляется не в объеме твердого вещества, а на поверхности, концентрация его остается постоянной, поэтому скорость гетерогенных реакций определяется изменением концентрации газов или жидкостей.

Скорость физико-химических процессов зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, давления (для реакций с участием газов), присутствия в системе катализаторов, от поверхности взаимодействия реагирующих веществ (в случае гетерогенной реакции) и т.д.