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La dissociazione elettrolitica
Una molecola con dipolo, come ad esempio NaCl, si dissocia in acqua formando una parte positiva di sodio e una parte negativa di cloro. L'acqua agisce come solvente, permettendo la formazione di queste due parti cariche. Questo avviene perché l'acqua stessa è polare e può attrarre sia la parte positiva che quella negativa.
In aria, NaCl è influenzato dalla forza di Coulomb che tiene insieme gli ioni. In acqua, invece, la costante dielettrica è maggiore, quindi gli ioni si attraggono meno. La forza di attrazione coulombiana è ridotta di ottanta volte. Inoltre, nell'acqua c'è movimento, agitazione termica ed energia cinetica, che favoriscono la separazione degli ioni che già si attraggono meno.
In acqua, il grado di dissociazione di NaCl è dell'84%, ovvero 84 su 100 molecole si dissociano.
Sono dissociate e 16 no. Quando ho Na e Cl separate ci sono anche le molecole di acqua con una parte negativa e positiva che si orientano intorno a Na+ e Cl-, si generano dunque delle capsule che fanno si che gli ioni liberati non si incontrino più. Si chiamano gusci di idratazione queste capsule che ricombinano tutto. Questo succede solo per il fatto che metto l'NaCl nell'acqua, che è il sale. Dunque il sale si scioglie e non si ricompatta per questo motivo.
Per fare una dissociazione Elettrolitica più efficace posso dare energia al sistema e utilizzo dunque una cella elettrolitica dove somministro energia attraverso una differenza di potenziale.
Elettroliti forti significa che si dissociano facilmente, dunque questi ioni vanno da una parte all'altra in base a com'è fatto il potenziale e la loro carica. Dunque ho due celle che si chiamano anodo e catodo che generano una differenza di potenziale, gli ioni positivi vanno verso il polo negativo.
e viceversa. La dissociazione la genero io. Nella cella elettrolitica dunque si genera un circuito come se fosse chiuso poiché c'è un movimento di ioni positivi e negativi e il campo elettrico è dato dalla differenza di potenziale che do fratto la lunghezza. Ma allora qual è la forza che genera questo campo elettrico? Se ho un elettrone solo che si muove la carica è e (carica elementare) se invece ho uno ione sodio, esso avrà una carica che è un multiplo di e, dunque è Ze, la forza che sente uno ione con valenza Z e libero di muoversi in questa soluzione elettrica dipende dal campo elettrico. La forza genera accelerazione, dunque gli elettroni si muovono, ma in un liquido. Nel liquido c'è una certa viscosità, dunque esercita resistenza e l'accelerazione della forza viene perciò frenata dalla resistenza del mezzo fino a quando le due forze si equilibrano e non c'è più accelerazione, mavelocità di deriva, di regime. Queste particelle si muoveranno nell'acqua con velocità costante e vale ZeEμ, dove questa costante μ è la mobilità ionica. La velocità dunque dipende dalla mobilità ionica.
Se ho tot speci positive e negative con una certa concentrazione (grammo ione) e prendo una superficie dell'elettrodo, in una unità di tempo ho che slide 26. (non ce la chiede) di nuovo mi dice che l'intensità di corrente è proporzionale al campo elettrico. Siamo tornati alla legge di ohm allora anche se non c'è un cavo di rame, dunque un conduttore solido, inoltre c'è anche viscosità dell'acqua. Posso calcolare allora anche la conducibilità, tanto più una soluzione è resistente tanto meno si muovono gli ioni.
Nell'elettrolisi dunque vedo che si muovono e si depositano sulle piastre metalliche, qua può succedere una reazione chimica.
Quando gli ioni negativi arrivano al catodo si neutralizzano, e viceversa, dunque odiventano gas, o creano masse su queste piastre. Dunque per separare argento metallico a partire da nitratod'argento l'elettrolisi potrebbe essere un modo. L'elettrolisi è il contrario della pila, esattamente l'opposto, l'elettrolisi fornisce energia per avere unadissociazione/reazione chimica. La pila è il contrario: il fatto che ci sia una reazione chimica fa si che si creiuna differenza di potenziale, duqnue ci dà energia elettrica a spese di una trasformazione chimica. LA LEGGE DI FARADAY: la massa di sostanza che posso ricavare da una di queste piastrine è proporzionale alla carica che passa inuna cella elettrolitica e la costante di proporzionalità si chiama equivalente elettrochimico. L'equivalenteelettrochimico dipende da A su Z si un materiale, dal numero di Avogadro e E. Z per E è la carica totale delloione. Con lalegge di farai ottengo quanto argento metallico ho appiccicato agli elettrodi.
ELETTROFORESI: sono sistemi basati su celle elettrolitiche. È la migrazione di particelle cariche sotto l'azione di un campo elettrico applicato dall'esterno. Ci sarà una forza elettrica dovuta al campo elettrico e la resistenza del mezzo. A regime queste due forze diventano uguali, dunque non c'è più accelerazione, rimane solo la velocità. Quando siamo a regime queste macromolecole viaggiano a una certa velocità che dipende da r, quelle con raggio più grande viaggeranno con velocità minore. La velocità si può misurare e da qui si può calcolare r. Dunque possiamo separare macromolecole di raggi diversi misurandone la velocità all'interno della cella elettroforetica. Un'applicazione famosa è l'elettroforesi su gel a campo alternato che serve a sequenziare il DNA. Il gel è una soluzione.
Le molecole viaggiano e ruotano a causa del campo elettrico alternato. Questa differenza di movimento ci permette di separare componenti con più o meno mobilità, dunque con forme e grandezze diverse.
Applicazione non in campo biomedico: l'elettrolisi e l'elettroforesi hanno applicazione anche in campo industriale per separare caucciù, la gomma si carica nella soluzione, se metto un campo elettrico essa migra verso l'elettrodo negativo e vi si accumula sopra, se l'elettrodo lo faccio a forma di quanto ho fatto il guanto di gomma. In modo analogo si può verniciare usando l'applicazione elettroforetica, si usa nell'industria dell'automobile, oppure si possono strappare le particelle di fumo alla fuoriuscita dei camini per ridurne l'emissione nell'atmosfera.
IL MAGNETISMO: è un fenomeno collegato alla corrente elettrica. L'osservazione del campo magnetico ha un'origine sperimentale. I fenomeni
magnetici sono noti fin dall'antichità. - Se prendo due magneti e li oriento mettendoli vicini tra di loro o si attraggono o si respingono. Le osservazioni ci dicono che se io metto due calamite in modo che i poli nord e sud si guardino esistono ad attrarsi poli opposti si attraggono. - Non si possono dividere i due poli: non esiste il monopolo magnetico. Due cariche a distanza fissa facevano un dipolo elettrico e si possono separare, do energia e spezzo i legami. Non lo posso fare con la calamita. Se c'è una forza attrattiva o repulsiva, è analoga alla forza di coulomb per il fatto che agisce a distanza. Come nel caso del campo elettrico anche nel caso del magnetismo posso definire un campo, il campo magnetico. Con la mia carica di prova sento la forza che è carica di prova per campo. Per esempio prendo un ago magnetico, si mette in una determinata posizione in base alla forza che sente e so come è il campo poiché la direzione.del campo magnetico è la retta che unisce il polo nord e sud dell'agno: congiungente tra nord e sud. Il verso è per convenzione quello che va da nord a sud. Visualizzazione del campo magnetico: con la limatura di ferro. Ogni frammento di ferro si magnetizza e si dispone lungo il campo. Le limature prendono la forma del campo, dunque si vedono le linee di campo. Ogni microscopica limatura di ferro è come un aghetto che si dispone lungo le linee di forza. Posso così visualizzare le linee di campo magnetico. Come è fatto il campo magnetico di una calamita? Ha linee circolari, escono da nord e vanno in sud. Man mano che mi allontano dai poli il campo magnetico è più rarefatto, dove sono più fitte è più intenso, infatti qui c'è più limatura. Non dobbiamo sapere nulla del magnete originale, ci basta la calamita che si orienta secondo le linee di forza per capire il campo magnetico. In ogni punto ilcampo è un vettore tangente alle linee di campo. La densità delle linee del campo è proporzionale a quanto è intenso il campo. Anche il campo elettrico è così (diradava con il quadrato della distanza). Le linee di campo sono sempre chiuse poiché non esiste il monopolo magnetico, ecco dunque che la linea di campo è circolare.IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE:
La terra è un dipolo magnetico, è una grande calamita con un nord e un sud. Il nord e il sud magnetico sono l'inverso del nord e il sud geografico. Le linee di forza anche qui escono da nord e entrano nel sud. Sono più fitte ai poli della terra. In queste zone, ovvero ai poli, ci sono fenomeni dovuti alle linee di campo e si chiamano fasce di van allen.
La terra ha un grande campo magnetico terrestre e non si capisce come mai esista, probabilmente ha origine dal movimento di cariche elettriche causato dai moti delle correnti convettive.
Nord e sud non sono sempre
stati così. 700 mila anni fa erano invertiti. Inoltre il campo magnetico terrestre non è sempre stabile, è diminuito di intensità di circa il 10% negli ultimi 100 anni. Nel sole questo campo magnetico si inverte ogni 22 anni. Il campo magnetico sulla terra è come se fosse un schermo: ci allontana da particelle cariche che provengono dal cosmo, saremmo bombardati dalle radiazioni cosmiche che vengono tipicamente dal sole. La vita sulla terra è possibile anche grazie a questo. A cosa è dovuto il campo magnetico? Nel 1820 Orstead scoprì un collegamento tra fenomeni elettrici e magnetici. Orstead in particolare ha preso un filo elettrico e l'ha messo sopra una bussola, una calamita e poi ha fatto passare corrente nel filo. Vide che al passaggio della corrente l'ago si è orientato in modo perpendicolare. Avere delle cariche in moto fa sì che il magnete senta una forza che lo fa spostare. Fermando il passaggio di cariche.elettriche l'ago torna nella posizione iniziale. Il passaggio di corrente nel filo genera una forza che agisce su un magnete, dunque una forza di tipo magnetico. Se c'è una forza, c'è un campo. Se pr
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