EMF δύο δεδομένων πρωτογενών κυττάρων

Είναι γενικά αποδεκτό ότι η συνολική απόσταση μεταξύ του πυρήνα ενός ατόμου και του εξώτατου τροχιακού ενός ηλεκτρονίου αναφέρεται ως η ατομική ακτίνα. Με απλούστερους όρους, μπορεί να οριστεί ως κάτι παρόμοιο με την ακτίνα ενός κύκλου, όπου ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο του κύκλου και το εξωτερικό περίγραμμα του κύκλου αντιπροσωπεύει το εξώτατο τροχιακό του ηλεκτρονίου. Καθώς αρχίζετε να κινείστε κατά μήκος ή προς τα κάτω στον περιοδικό πίνακα, θα δείτε τάσεις που θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε πώς ποικίλλουν οι ατομικές ακτίνες.

Όταν ένα άτομο έχει ενεργό πυρηνικό φορτίο (Ζ), σημαίνει ότι το ηλεκτρόνιο σθένους αισθάνεται ένα καθαρό θετικό φορτίο στην επιφάνειά του. Μια μικρή ποσότητα θετικού φορτίου θωρακίζεται από τα ηλεκτρόνια του πυρήνα, επομένως το ηλεκτρόνιο σθένους δεν επηρεάζεται από τη συνολική ποσότητα θετικού φορτίου. Μπορείτε να λάβετε μια πιο εμπεριστατωμένη εξήγηση της θωράκισης και του αποτελεσματικού πυρηνικού φορτίου εδώ. Το ατομικό μέγεθος ενός ατόμου επηρεάζεται ουσιαστικά από τον παράγοντα Ζ. Ως αποτέλεσμα, καθώς η τιμή του Ζ πέφτει, η ατομική ακτίνα αυξάνεται ως αποτέλεσμα της αυξημένης διαλογής των ηλεκτρονίων μακριά από τον πυρήνα, γεγονός που μειώνει την έλξη μεταξύ του πυρήνα και του ηλεκτρονίου. Δεδομένου ότι το Z μειώνεται καθώς κινείται κανείς προς τα κάτω σε μια ομάδα και από τα δεξιά προς τα αριστερά κατά μήκος του περιοδικού πίνακα, έπεται ότι η ατομική ακτίνα θα αυξάνεται καθώς κινείται προς τα κάτω μια ομάδα και από τα δεξιά προς τα αριστερά κατά μήκος του πίνακα.

Ατομικές ακτίνες:Μια επισκόπηση

Οι ατομικές ακτίνες είναι οι διάμετροι μεμονωμένων, ηλεκτρικά ουδέτερων ατόμων που δεν επηρεάζονται από τις τοπολογίες σύνδεσης που τα συγκρατούν. Επειδή τα ηλεκτρόνια γεμίζουν εξωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων καθώς κάποιος προχωρά προς τα κάτω στον Περιοδικό Πίνακα των Στοιχείων, το μέσο ατομικό μέγεθος αυξάνεται καθώς κάποιος κινείται προς τα κάτω στον Περιοδικό Πίνακα. Από την άλλη πλευρά, καθώς προχωρά κανείς στον Περιοδικό Πίνακα από αριστερά προς τα δεξιά, η ατομική ακτίνα των ατόμων μειώνεται. Παρά το γεγονός ότι περισσότερα ηλεκτρόνια προστίθενται στα άτομα, όλα βρίσκονται σε περίπου την ίδια απόσταση από τον πυρήνα. Έτσι, το αυξανόμενο πυρηνικό φορτίο «τραβάει» τα νέφη ηλεκτρονίων προς τα μέσα, με αποτέλεσμα τη μείωση της ατομικής ακτίνας.

Ομοιοπολικές ακτίνες: Η ομοιοπολική ακτίνα είναι ένα μέτρο του μεγέθους ενός ατόμου που αποτελεί συστατικό ενός απλού ομοιοπολικού δεσμού σε ένα στοιχείο. Τα πικόμετρα (pm) ή τα άνγκστρομ (Å) είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μονάδες μέτρησης, με ένα άνγκστρομ να ισούται με 100 πικόμετρα.

Radii Van-der Waals: Η ακτίνα Van der Waals, συντομογραφία rw, ενός ατόμου είναι η ακτίνα μιας φανταστικής σκληρής σφαίρας που αντιπροσωπεύει την απόσταση μεταξύ δύο ατόμων που είναι πιο κοντά το ένα στο άλλο. Το όνομα αυτό δόθηκε προς τιμήν του Johannes Diderik van der Waals, νικητή του Βραβείου Νόμπελ Φυσικής το 1910, επειδή ήταν ο πρώτος που αναγνώρισε ότι τα άτομα ήταν κάτι περισσότερο από απλά σημεία και έδειξε τις φυσικές συνέπειες του μεγέθους τους μέσω του Van der. Εξίσωση κατάστασης Waals, η οποία πήρε το όνομά του.

Ατομικές-Ιονικές ακτίνες: Στις ιοντικές κρυσταλλικές δομές, η ιοντική ακτίνα, συντομογραφία ριόν, είναι η ακτίνα ενός μονοατομικού ιόντος, η οποία ορίζεται ως η ακτίνα του ιόντος. Το γεγονός ότι ούτε τα άτομα ούτε τα ιόντα έχουν αιχμηρά όρια δεν λαμβάνεται υπόψη και θεωρούνται σαν να ήταν σκληρές σφαίρες με ακτίνες τέτοιες που το άθροισμα των ιοντικών ακτίνων του κατιόντος και του ανιόντος δίνει την απόσταση μεταξύ των ιόντων στο ένα κρυσταλλικό πλέγμα Οι ιονικές ακτίνες εκφράζονται συνήθως είτε σε πικόμετρα (pm) είτε σε angstrom, με 1 angstrom ίσο με 100 πικόμετρα (pm).

Συμπέρασμα

Η ατομική ακτίνα ενός στερεού στοιχείου είναι το ήμισυ της απόστασης μεταξύ των πυρήνων των πανομοιότυπων γειτονικών ατόμων όταν το στοιχείο βρίσκεται στη στερεά του κατάσταση. Αντί να έχει ένα σκληρό σφαιρικό όριο, ένα άτομο μπορεί να θεωρηθεί ως ένας μικροσκοπικός, πυκνά συσκευασμένος θετικός πυρήνας που περιβάλλεται από ένα εξίσου πυκνό αλλά διάχυτα συσσωρευμένο αρνητικό νέφος ηλεκτρονίων. Λόγω των διαφορετικών τύπων χημικών δεσμών που μπορούν να σχηματιστούν μεταξύ των ατόμων, οι τιμές της ατομικής ακτίνας ποικίλλουν (μεταλλικός, ιονικός ή ομοιοπολικός δεσμός). Όπως και στην περίπτωση του χλωριούχου νατρίου, όταν τα άτομα το ένα δίπλα στο άλλο δεν είναι πανομοιότυπα, ένα μέρος της παρατηρούμενης απόστασης μεταξύ τους κατανέμεται σε έναν τύπο ατόμου και το υπόλοιπο στον άλλο τύπο ατόμου.

Είναι περισσότερο από δύο φορές μεγαλύτερη από την ιοντική ακτίνα του νατρίου που βρίσκεται στην ένωση χλωριούχο νάτριο λόγω της μεταλλικής ακτίνας των ατόμων νατρίου που συνδέονται μεταξύ τους σε ένα κομμάτι μετάλλου νατρίου. Κάθε άτομο νατρίου στο χλωριούχο νάτριο έχει χάσει ένα ηλεκτρόνιο, με αποτέλεσμα να σχηματιστεί ένα ιόν νατρίου (φορτισμένο άτομο) με θετικό φορτίο μονάδας. Κάθε άτομο χλωρίου, από την άλλη πλευρά, έχει λάβει ένα ηλεκτρόνιο, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται ένα ιόν χλωρίου με αρνητικό φορτίο μονάδας. Η ιοντική ακτίνα του χλωρίου είναι περίπου διπλάσια από την ακτίνα ενός ουδέτερου ατόμου χλωρίου, υποδεικνύοντας ότι το χλώριο είναι ισχυρό ιόν. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί περιλαμβάνουν τον δεσμό μεταξύ ενός ζεύγους ατόμων χλωρίου σε ένα μόριο χλωρίου και τον δεσμό μεταξύ των ατόμων άνθρακα σε ένα διαμάντι, για να αναφέρουμε μερικά παραδείγματα. Για καταστάσεις όπως αυτές και άλλες παρόμοιες, η ατομική ακτίνα αναφέρεται ως ομοιοπολική ακτίνα.

Μπορούμε να μετρήσουμε τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ακροδεκτών μιας κυψέλης μόνο χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο, αλλά μπορούμε να προσδιορίσουμε την τιμή του emf ενός στοιχείου με ένα ποτενσιόμετρο.

Οι θετικοί ακροδέκτες των δύο κύριων κυψελών των οποίων τα emfs πρόκειται να συγκριθούν συνδέονται στο κύκλωμα με το άκρο Α του καλωδίου ποτενσιόμετρου AB και οι αρνητικοί ακροδέκτες τους συνδέονται με ένα γαλβανόμετρο μέσω ενός κλειδιού αμφίδρομης κατεύθυνσης a, b, c. Το άλλο άκρο του γαλβανόμετρου συνδέεται με έναν αναβάτη J.

Στο κύκλωμα μεταξύ του κλειδιού διπλής κατεύθυνσης και του γαλβανόμετρου G, ένα κουτί αντίστασης, το RBOX, συνδέεται επίσης με ένα κλειδί στους ακροδέκτες του, όπως φαίνεται στο Σχ. 4. Με τη βοήθεια του κλειδιού αμφίδρομης κατεύθυνσης a, b, γ, τα δύο κύρια στοιχεία με emfs E1 και  E2 συνδέονται με τη σειρά τους στην ολισθαίνουσα επαφή J μέσω του γαλβανόμετρου G.

Χρησιμοποιώντας τη μπαταρία Ε και τον ρεοστάτη Rh σε σειρά στα άκρα του σύρματος ΑΒ, μπορεί να διατηρηθεί μια σταθερή διαφορά δυναμικού, με το άκρο Α να βρίσκεται σε υψηλότερο δυναμικό από το άκρο Β. Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι το emf E είναι μεγαλύτερο από emf E1  και emf E1 μεγαλύτερο από emf  E2. Για να φέρετε το κελί E1 στο κύκλωμα, κλείστε το κενό «a c» στο κλειδί διπλής κατεύθυνσης. Για να λάβετε μηδενική απόκλιση στο γαλβανόμετρο, σύρετε το τζόκεϊ στο καλώδιο του ποτενσιόμετρου. Αφήστε το να συμβεί στο J. Σημειώστε το μήκος του AJ ως l1 cm . Ομοίως, κλείστε το κενό «b c» και επιτύχετε το μηδενικό σημείο J σύροντας το τζόκεϊ προς τα κάτω στο καλώδιο για να φέρετε το E2  στο κύκλωμα.

Σημειώστε το μήκος AJ1 ως l2 cm.

Όταν ένα σταθερό ρεύμα ρέει μέσα από ένα καλώδιο ομοιόμορφου πάχους και υλικού, η διαφορά δυναμικού μεταξύ οποιωνδήποτε δύο σημείων σε αυτό είναι ευθέως ανάλογη με το μήκος του σύρματος μεταξύ των σημείων, σύμφωνα με την αρχή του ποτενσιόμετρου.

Έτσι,

V∝l

V=φl

Εδώ, =δυναμική κλίση

Για να μειωθεί, αυξάνεται το μήκος του καλωδίου του ποτενσιόμετρου. Το ποτενσιόμετρο γίνεται πιο ευαίσθητο και ακριβές όταν μειωθεί η τιμή  .

Στην περίπτωση δύο κελιών έχουμε

E1=φl1

E2=φl2

Εδώ, 

E1&E2=emf των δύο κελιών

l1&l2 =Μήκη εξισορρόπησης όταν τα E1 &E2 συνδέονται στο κύκλωμα

E1/E2 = φl1/ φl2 =l1 / l2

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

1. Συνδέστε τους θετικούς ακροδέκτες της μπαταρίας Ε και τις δύο κυψέλες Ε1 και Ε2 στο μηδέν στο άκρο Α του καλωδίου του ποτενσιόμετρου, όπως φαίνεται στην Εικ. 4.
2. Χρησιμοποιώντας ένα κλειδί μονής κατεύθυνσης K1 και έναν ρεοστάτη, συνδέστε τον αρνητικό ακροδέκτη του E στο άκρο B του καλωδίου του ποτενσιόμετρου.
3. Συνδέστε τους αρνητικούς ακροδέκτες των κελιών E1 και E2 στους ακροδέκτες "a" και "b" του κλειδιού διπλής κατεύθυνσης.
4. Χρησιμοποιήστε ένα κλειδί K2 για να μετατρέψετε ένα κουτί αντίστασης RBOX . Συνδέστε το ένα άκρο του RBOX  στον κοινό ακροδέκτη του κλειδιού διπλής κατεύθυνσης.
5. Συνδέστε το άλλο άκρο του κιβωτίου αντίστασης σε ένα γαλβανόμετρο με το άλλο άκρο συνδεδεμένο σε ένα τζόκεϊ. Για να επιτευχθεί μηδενική απόκλιση στο γαλβανόμετρο, το τζόκεϊ μπορεί να ολισθήσει πάνω στο καλώδιο του ποτενσιόμετρου.
6. Συνδέστε το κελί E1 στο κύκλωμα τοποθετώντας το βύσμα ανάμεσα στα κενά "a" και "c" του κλειδιού διπλής κατεύθυνσης.
7. Αφήστε το κλειδί K2 ξεκλείδωτο. Μειώστε την αντίσταση του ρεοστάτη στο ελάχιστο. Αφαιρέστε την υψηλή αντίσταση από το κουτί αντίστασης (της τάξης των χιλιάδων ohms). Επικοινωνήστε με το τζόκεϊ στο μηδέν άκρο του καλωδίου του ποτενσιόμετρου. Λάβετε υπόψη την κατεύθυνση απόκλισης του γαλβανόμετρου.
8. Τέλος, μετακινήστε το τζόκεϊ για να έρθει σε επαφή με το άλλο άκρο του καλωδίου. Ελέγξτε εάν η βελόνα του γαλβανόμετρου εκτρέπεται προς την αντίθετη κατεύθυνση όπως ήταν στο βήμα 7.
9. Οι συνδέσεις είναι σωστές εάν η βελόνα του γαλβανόμετρου εκτρέπεται προς την αντίθετη κατεύθυνση στα δύο παραπάνω σενάρια. Εάν αυτό δεν συμβαίνει, προσέξτε τον λόγο. Οι συνδέσεις μπορεί να είναι χαλαρές ή το EMF της μπαταρίας E μπορεί να είναι χαμηλότερο από τα κελιά E1 και E2. Κάντε τις κατάλληλες προσαρμογές όπως απαιτείται.
10. Σύρετε απαλά το τζόκεϊ πάνω από το σύρμα του ποτενσιόμετρου έως ότου το γαλβανόμετρο δεν εμφανίζει παραμόρφωση. Για να αποκτήσετε την ακριβή θέση του μηδενικού σημείου (ή ισορροπίας), χρησιμοποιήστε το πλήκτρο K2 . Το ρεύμα που διέρχεται από το γαλβανόμετρο περιορίζεται από την αντίσταση στο κιβώτιο αντίστασης. Το ρεύμα που διαρρέει το γαλβανόμετρο είναι ελάχιστο στο σημείο ισορροπίας. Ωστόσο, η εισαγωγή του κλειδιού K2   βραχυκυκλώνει τις αντιστάσεις και επομένως αυξάνει το ρεύμα. Η ευαισθησία της αναγνώρισης του σημείου εξισορρόπησης βελτιώνεται ως αποτέλεσμα αυτού. Σημειώστε το μήκος του καλωδίου, AJ, και σημειώστε το ως l1. Επαναλάβετε την ανίχνευση του σημείου εξισορρόπησης ενώ μετακινείτε το τζόκεϊ προς την αντίθετη κατεύθυνση και σημειώστε τη δεύτερη τιμή του l1.
11. Συνδέστε το E2. στο κύκλωμα βάζοντας έναν σύνδεσμο ανάμεσα στα κενά «b» και «c» του κλειδιού διπλής κατεύθυνσης. Υπολογίστε τα J1. σημείο ισορροπίας με τον ίδιο τρόπο που υπολογίσατε τα l1's ., και καταγράψτε τα AJ1's . μήκος ως l2.
12. Υπολογίστε l1/l2 για κάθε σετ μετρήσεων, E1 και E2., επαναλαμβάνοντας τα βήματα 6 έως 11, τρεις φορές ενώ προσαρμόζετε το σημείο επαφής του ρεοστάτη.
13. Κάντε μια καταγραφή σε πίνακα των παρατηρήσεών σας.

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ

1. Ο αριθμός των συρμάτων στην πλακέτα του ποτενσιόμετρου =…
2. Εύρος βολτόμετρου =0…V έως … V
3. Η ελάχιστη μέτρηση του βολτόμετρου =…V
4. Πιθανή πτώση σε E =…V
5. Πιθανή πτώση στο E1 =…V
6. Πιθανή πτώση σε E2 =…V

ΠΡΟΦΥΛΑΞΕΙΣ

1. Η ηλεκτρική επαφή μεταξύ των κλειδιών και του κουτιού αντίστασης πρέπει να είναι καλή.
2. Για να αποφύγετε τσακίσεις στο καλώδιο του ποτενσιόμετρου, πρέπει να πιέσετε ελαφρά το τζόκεϊ.
3. Πριν ολοκληρώσετε την εργασία για τον καθορισμό του μήκους ισορροπίας και με τα δύο κύτταρα, η θέση της επαφής του ρεοστάτη δεν θα πρέπει να αλλάξει.

Συμπέρασμα

Το ηλεκτρικό δυναμικό που δημιουργείται από ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο ή από την αλλαγή του μαγνητικού πεδίου αναφέρεται ως ηλεκτροκινητική δύναμη ή EMF. Η ηλεκτροκινητική δύναμη συχνά συντομεύεται ως EMF. Μια γεννήτρια ή μια μπαταρία χρησιμοποιείται για τη μετατροπή ενέργειας από τη μια μορφή στην άλλη. Σε αυτές τις συσκευές, το ένα τερματικό φορτίζεται θετικά, ενώ το άλλο φορτίζεται αρνητικά. Μια ηλεκτροκινητική δύναμη είναι η εργασία που γίνεται σε ένα μοναδιαίο ηλεκτρικό φορτίο εξαιτίας αυτού. Το 1830, ο Άγγλος φυσικός Michael Faraday πρότεινε την έννοια του emf για πρώτη φορά. Τα Volts είναι η μονάδα SI για τη μέτρηση emf. Συμβολίζεται με το σύμβολο .