Меню

Почему соленая вода лучше проводит ток

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

МОСКВА, 2 дек – РИА Новости. Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Когда через воду проходит ток, атомам кислорода при этом почти не приходится двигаться. Этот процесс можно сравнить с знаменитой «колыбелью» Ньютона, набором подвешенных шариков, выстроенных в линию. Если поднять один из них и ударить им по линии, только концевые шарики будут двигаться, а остальные будут стоять на месте», — рассказывает Марк Джонсон (Mark Johnson) из Йельского университета (США).

Дистиллированная вода, как и многие другие вещества, состоящие из двух неметаллических элементов, является изолятором, почти не пропускающим электрический ток. Но если в воду добавить даже очень небольшое число ионов, ее электропроводность резко вырастает и она становится полноценным проводником. О том, почему вода проводит ток, ученые спорят уже более двух столетий.

В начале 19 века немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию, которая объясняла то, почему вода пропускает через себя ток и почему электричество может разлагать ее на водород и кислород. Он посчитал, что молекулы воды могут захватывать лишние протоны и передавать их друг другу, подобно палочке в эстафете, благодаря формированию новых водородных и ковалентных связей и их быстрому распаду.

Источник

Соленая вода проводит ток. Дистиллированная вода проводит ток? Обосновать сможете? А то не все электрики это знают

Дистиллированная вода, как известно, плохо проводит электрический ток, по сути – является изолятором. Чтобы проводить ток в жидкой среде нужны носители этого тока: положительные и отрицательные ионы. В водяных растворах – это ионы солей и примесей, поэтому растворы хорошо проводят электрический ток, а чистая дистиллированная вода, или бидистиллят или вода высокой чистоты (ВВЧ) – нет, не проводит ток.

Для того, чтобы не проводить ток вода должна быть нейтральной, то есть иметь взаимно компенсированные заряды отдельных ее частей и – в целом. Поскольку известно, что молекулы воды полярны, то их полярные заряды тоже должны быть компенсированы. И, наконец, структурные образования жидкой воды должны иметь какой-нибудь один заряд (плюс или минус), а не два одновременно: тогда, вследствие отсутствия одного из полярных носителей тока, его и не будет (это если вода не совсем нейтральна).

Из простого уравнения химической реакции образования воды 2Н2 + О2 = 2Н2О следует, что в левой части располагаем двумя электронами связи в каждой молекуле водорода и одним электроном связи в молекуле кислорода – всего пятью электронами 2 х 2е + 1е = 5е. Поскольку каждая из совокупности молекула воды должна быть одинаковой, то на одну молекулу воды должно приходиться два целых электрона связи кислорода с водородом, а поскольку молекул (в реакции) – две, то они ассимилируют четыре электрона, а пятый располагаемый по реакции электрон становится электроном связи полученных двух молекул воды. Тогда цепочка молекул воды выстраивается в следующем виде:

Всего монокристалл воды содержит 3761 молекулу Н2О. Итак, в жидкой воде все молекулы Н2О – одинаковы, каждая имеет по два электрона связи водорода с кислородом, и каждая предыдущая соединена с последующей в монокристалле одним электроном связи самих молекул воды. В принципе можно считать, что молекул воды Н2О с двумя и тремя электронами – поровну, но в таком рассуждении суть все же теряется, так как молекулы должны быть одинаковы и соединены между собой электронами связи.

Проверим баланс электрических зарядов цепочки молекул воды. Не повторяя расчетов, данных в книге /6/, запишем результат: каждая молекула воды с двумя электронами связи имеет избыточный заряд . В то же время электрон связи двух соседних молекул имеет заряд . В цепочке монокристалла воды на один электрон связи молекул воды приходится по половине заряда соединяемых им двух молекул, так как остальные половинки зарядов этих молекул отданы другим электронам связи (справа и слева от рассматриваемых двух молекул воды). Как видно, получается почти баланс зарядов , что составляет от заряда одной молекулы воды.

Как видно, жидкая дистиллированная вода является почти нейтральной и имеет слабый положительный избыточный электрический заряд, составляющий всего 0, 025% от заряда молекулы воды: этого достаточно, чтобы вода была диэлектриком и плохо проводила электрический ток.

Заявка 2002124489 от 06.09.2002 F 02 M 27/00 (Получен патент РФ №2229620) Изобретение относится к энергетике, теплосиловым установкам и двигателям, в том числе, внутреннего сгорания. Известен способ повышения энергии рабочей …

Небо голубое потому, что в земной атмосфере расстояние между элементами электринного газа равно длине волны голубого света. Атмосфера является мощным естественным световым фильтром голубого цвета, что мы и наблюдаем визуально. …

Читайте также:  Нагревание проводников электрическим током закон джоуля ленца короткое замыкание предохранители

После настройки холостого хода надо ездить. Указанный в наименовании параграфа режим движения характерен для перемещения по городу, причем, в основном, при работе главного хода первичной камеры карбюратора. При нажатии педали …

О том, почему вода проводит ток, ученые спорят уже более двух столетий.

Так как молекулы воды не имеют заряда, то и электричество они не проводят. Поэтому дистиллированная вода считается диэлектриком, то есть ток она не проводит. Но если в воду добавить даже очень небольшое число ионов, ее электропроводность резко вырастает и она становится полноценным проводником. Всем известно, что вода и электричество — весьма опасное сочетание.

Чтобы в этом разобраться, нужно представить атом, который состоит из протонов, нейтронов и электронов. Соотношение нейтронов и электронов определяют заряд атома. Если число протонов больше, чем электронов, заряд положительный, если наоборот — отрицательный. Поскольку атомы стремятся к нейтральному заряду, они отдают или забирают электроны. При переходе электрона от отрицательно заряженного атома к атому с положительным зарядом образуется электрический ток.
Молекулы дистиллированной воды заряда не имеют. Однако такая вода встречается нечасто.

Вся вода, которая течёт из-под крана, содержится в реках, озёрах и морях, — это минеральный раствор той или иной концентрации. В ней содержатся как положительно (кальций, магний, натрий, железо), так и отрицательно (хлор, сульфат, карбонат) заряженные частицы, поэтому такая вода хорошо проводит ток, и тем лучше, чем больше концентрация минеральных солей.

Когда через воду проходит ток, атомам кислорода при этом почти не приходится двигаться. Этот процесс можно сравнить с знаменитой «колыбелью» Ньютона, набором подвешенных шариков, выстроенных в линию. Если поднять один из них и ударить им по линии, только концевые шарики будут двигаться, а остальные будут стоять на месте.

В начале 19 века немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию, которая объясняла то, почему вода пропускает через себя ток и почему электричество может разлагать ее на водород и кислород. Он посчитал, что молекулы воды могут захватывать лишние протоны и передавать их друг другу, подобно палочке в эстафете, благодаря формированию новых водородных и ковалентных связей и их быстрому распаду. Как выглядят молекулы воды, участвующие в обмене протонами, до настоящего времени никто не знал, так как проследить за этим процессом крайне сложно из-за его скоротечности и крайне малых масштабов, на которых протекает эта реакция.

Йельским химикам удалось решить эту задачу, обнаружив, что подобные реакции замедляются и становятся видными для инструментов при исполнении двух условий – охлаждения небольшого количества молекул воды почти до абсолютного нуля и использования только «тяжелой» воды – молекул, состоящих из обычного кислорода и дейтерия, тяжелого изотопа водорода.
Подсвечивая такие молекулы при помощи лучей инфракрасного лазера и наблюдая за изменениями в их спектре, ученые смогли увидеть, как свободные ионы дейтерия присоединяются к тяжелой воде, и как они «перепрыгивают» на соседнюю с ней молекулу.

Как показали эти наблюдения, подобные обмены идут не между отдельными молекулами воды, а между своеобразными «коллективами» их молекул, объединяющие в себе четыре молекулы H2O, сообщает phys.org. Это, в целом, подтверждает то, что раньше подозревали ученые на базе компьютерных расчетов, но не могли доказать этого на практике.

Что такое «показатель рН» — слышали? Он показывает конецентрацию ИОНОВ водорода в АБСОЛЮТНО ЧИСТОЙ воде. Хорошим приближением к абсолютно чистой воде является деионизованная вода, которая является неприменным реактивом в полупроводникововм производстве. По сравнениею с деионизованной простая дистиллированная вода — синоним грязной лужи.
А что такое «концентрация ионов»? А это концентрация НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА. А раз есть отличная от нуля концентрация носителей заряда — значит, есть и проводимость. Поэтому даже абсолютно чистая (деионизованная) вода ПРОВОДИТ ТОК. Да, очень плохо (её удельное сопротивление составляет 17 МОм*см) , но проводит. 6 годов назад от Ленчик Змановская

Представьте себе 40000 банок, в каждую из которых налито по 1 л дистиллированной воды. В первую банку добавляем 1 мг соли, во вторую — 2 мг, в третью — 3 мг и так дале, в сорокатысячную банку 40 г. Попробовав воду из первой, второй банки каждый скажет, что она несоленая. Точно также каждый скажет, что в сорокатысячной банке вода очень соленая, содержание соли в ней даже выше, чем в морской. А что сказать про сотую, двухсотую, восьмисотую, двухтысячную? Начиная с какой банки воду можно считать соленой?
Точно так же и с электропроводностьью воды. Если в литре воды растворить 40 мг NaOH, то концентрации ионов Na (+) и ОН (-) будут равны 10^ (-3) моль/л, а концентрация ионов Н (+) 10^ (-11) моль/л. Про такой раствор все скажут, что он проводит ток. Теперь рассмотрим идеальную, химически чистую воду. Из-за самоионизации она содержит некоторое количество ионов Н (+) и ОН (-) . Конечно они в какой-то степени гидратированы, но это не имет значения. При 22 градусах Цельсия концентрации ионов Н (+) и ОН (-) равны 10^ (-7) моль/л, при 100 градусах Цельсия концентрация ионов примерно в 5 раз выше, что-то около 10^ (-6, 3) моль/л. Большинство людей утверждают, что дистиллированная, а тем боле — химически чистая вода не проводит ток. Но ведь ионы в ней есть, а раз есть ионы, они проводят ток. Вот, если к примеру взять химически чистый углеводород, например, гексан. Он не подвергается самоионизации, в нем нет никаких ионов, и он точно не проводит ток, даже чисто теоретически. White Rabbit привела значения удельной проводимости дистиллята, бидистиллята и деионизированной воды. Они очень малы, но не равны нулю. Так, значит даже деионизированная вода, хоть и очень плохо, но все же проводит ток. А если ввиду малости проводимости считать, что она практически не проводит, то с какого же значения удельной проводимости считать, что раствор проводит ток? С 8, 15, 20, а может с 70 или с 800 мкСм/см? Если подходить к вопросу чисто формально, то даже идеально химически чистая вода проводит ток, с практической точки зрения — не проводит. А где поставить границу? Ситуация та же самая, что и при определении солености воды в вышеприведенном примере с 40000 банок с растворами соли. Так что, как в той песне «Думайте сами, решайте сами, иметь или не иметь».

Читайте также:  Вычислите массу оксида углерода 4 который образуется при сжигании в токе

6 годов назад от Дарья Гаврилова

дистилированная вода не проводит ток, так как сама водя является диэлектриком, а свойства проводить эл. ток получает от примесей. Дистилированная же вода примесей не имет. И я не электрик, тяфк.

6 годов назад от Дядя_Никита

Полностью очищенная вода — хороший диэлектрик и совершенно не проводит ток. Переносчиком тока в воде являются ионы.
Правильне говорить в Вашем случае все же не о дистилляте, а о деионизованной воде. Дистиллят все же имет в малых количествах токопроводящие примеси.

6 годов назад от галина клыкова

Жидкости, как и твердые тела, могут быть проводниками и диэлектриками. Растворы и расплавы солей, кислот, оснований являются проводниками электрического тока второго рода. Тип проводимости таких проводников — ионный.

Проводники второго рода — такие проводники, в которых при протекании тока происходят химические процессы.

В стакан с водой поместили два электрода, подключенные к источнику тока, в цепи в качестве индикатора тока взяли лампочку. Если замкнуть такую цепь, лампа гореть не будет, что означает отсутствие тока, а это значит, что в цепи есть разрыв, и вода сама по себе ток не проводит.

Но если в стакан добавить некоторое количество NaCl — поваренной соли — и повторить замыкание, то лампочка загорится. Это значит, что в стакане между катодом и анодом начали двигаться свободные носители заряда, в данном случае ионы (рис. 1).

Рисунок 1. Схема опыта

Откуда во втором случае (в соленой воде) берутся свободные заряды для протекания тока? Дело в том, что вода имеет полярные молекулы (рис. 2).

Рисунок 2. Полярность молекулы воды

При добавлении в воду соли молекулы воды ориентируются таким образом, что их отрицательные полюса находятся возле натрия, положительные — возле хлора. В результате взаимодействий между зарядами молекулы воды разрывают молекулы соли на пары разноименных ионов. Ион натрия имеет положительный заряд, ион хлора — отрицательный (рис. 3). Именно эти ионы и будут двигаться между электродами под действием электрического поля.

Рисунок 3. Схема образования свободных ионов

При подходе ионов натрия к катоду он получает свои недостающие электроны, ионы хлора при достижении анода отдают свои. Протекает электрический ток — лампочка горит.

Источник

Вода и электрический ток

Чтобы вещество смогло проводить электрический ток, в нем должны присутствовать заряженные частицы, способные свободно перемещаться через весь его объем под действием приложенного электрического поля. В металлических проводниках, например, такими заряженными частицами выступают свободные электроны, а в электролитах — положительно и отрицательно заряженные ионы.

Диэлектрики вовсе не проводят постоянный электрический ток, поскольку заряженные частицы в их структуре хотя и есть, однако они связаны друг с другом, и не могут свободно перемещаться, образуя ток.

Но переменный ток пропускают даже диэлектрики, это называется током смещения, например конденсатор в цепи переменного тока на определенной частоте будет проводить ток так, словно является проводником.

Вода и электрический ток

Обычная неочищенная вода

Что касается обычной воды (речной, водопроводной, особенно — морской и т. д.), то в ней всегда присутствуют растворенные минеральные вещества, которые под действием приложенного электрического поля распадаются на ионы, способные двигаться как в электролите.

Читайте также:  Почему нет трансформаторов постоянного тока

По этой причине обычная неочищенная вода проводит ток, ведя себя подобно слабому электролиту. Если через такую воду попытаться пропустить ток, то в течение небольшого времени он будет через нее идти, хотя и слабо.

Теоретически идеально чистая вода

Теоретически, если воду полностью очистить от примесей, то есть удалить из ее объема абсолютно все вещества, включая соли, газы, остатки кислот, то она станет диэлектриком, и будет вести себя как изолятор.

В ней не будет ионов, способных двигаться под действием электрического поля и образовывать ток, а сами молекулы воды — электрически нейтральны. Такую воду можно было бы использовать, например, в качестве диэлектрика между пластинами конденсатора.

Дистиллированная вода

Реальная дистиллированная вода

Но в реальности даже дистиллированная вода (вода, очищенная путем испарения с последующей конденсацией пара) не бывает абсолютно чистой.

Есть российский ГОСТ 6709-72, определяющий массовую концентрацию остатка примесей в такой дистиллированной воде — не более 5 мг на литр, и минимальное удельное сопротивление не менее 2 кОм*м.

То есть куб дистиллированной воды со стороной длиной в 1 метр, с приложенными к нему по краям электродами, будет иметь сопротивление минимум 2 кОм. А если представить разлитую по полу дистиллированную воду, скажем, в объеме одного стакана (200 мл), то ее сопротивление в лучшем случае окажется 200 кОм. Можно сказать, что это практически — диэлектрик.

Нет смысла пытаться использовать такую воду как проводник постоянного тока. С этой точки зрения дистиллированная вода не проводит электрический ток. Ее обычно используют для коррекции плотности электролитов.

Почему стоит опасаться контакта любой воды с электричеством

Почему стоит опасаться контакта любой воды с электричеством

Однако люди не зря боятся контакта любой воды с электричеством, особенно — с переменным напряжением из розетки. Даже сетевое напряжение с провода, упавшего в лужу воды, на которую может случайно наступить человек, способно вызвать миллиамперный переменный ток, которого будет достаточно для причинения организму вреда.

Человеческое тело и фаза из розетки, соединенные через лужу разлитой воды, образуют цепь с реактивными элементами, и если человек в такой ситуации случайно коснется заземленного предмета, то его ударит током. Вот почему необходимо избегать контакта электричества с водой. Как вы понимаете, с дистиллированной водой риск причинения вреда меньше, но он все равно остается. Поэтому лучше избегать попадания любой воды на электрические приборы.

Источник



Бьет ли током в море, когда в него ударяет молния?

Бьет ли током в море, когда в него ударяет молния?

Природа

Гроза бывает не только над сушей, но и посреди моря. Когда тучи собираются над водой, и начинается ливень – это смотрится зрелищно, особенно если все это сопровождается громом и молниями. Причем иногда последняя может угодить прямиком в море. Ударит ли молния в этот момент воду током?

Какая вода проводит ток?

Вода в чистом виде не способна проводить электричество. В ее состав входят кислород и водород, которые не имеют заряда. Соответственно, ток через них проходить не может. Однако дистиллированная вода довольно редко встречается в природе. В большинстве случаев в ней находятся посторонние вещества. И вот с добавлением в жидкость различных примесей ситуация в корне меняется.

В воде, что течет из-под крана, находится в морях и озерах, встречаются примеси, содержащие положительно заряженные частицы: железо, магний, кальций, натрий, и отрицательно: карбонат, хлор, сульфат. Благодаря ним жидкость прекрасно проводит электричество, причем чем больше в ней концентрация солей, тем сильнее это свойство.

Наглядная демонстрация проводимости воды в зависимости от концентрации проводящих веществ

Наглядная демонстрация проводимости воды в зависимости от концентрации проводящих веществ

Когда в воду попадает ток, он начинает передаваться от атомов с отрицательным зарядом к тем, что имеют положительный. Так электричество постепенно распространяется по воде. Первым о том, что на распространение тока влияет состав жидкости, догадался химик Теодор Гротус. Однако он не смог проверить это экспериментальным путем из-за отсутствия нужного оборудования. В будущем ученые смогли подтвердить его догадки.

Бьет ли током в море, когда в него ударяет молния?

Когда в море ударяет молния, она действительно бьет его током. Из-за содержащихся в жидкости солей и других примесей электричество быстро распространяется в пространстве, взаимодействуя со всем, что встречает на своем пути.

Оказаться в радиусе поражения молнии посреди моря не так опасно, как в озере. Вода в последнем обладает худшей проводимостью, т.к. не содержит солей. Поэтому большая часть тока пройдет через проплывающего мимо человека.

Попадание молнии также губительно и для рыбы. Однако гораздо больший вред она получит не от тока, а от звуковых волн грома. В месте попадания молнии их интенсивность составляет 240 дБ. Этой силы хватает, чтобы оглушить всю рыбу, находящуюся в радиусе нескольких десятков метров.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник