Baterija jest naprava koja pretvara kemijsku energiju u električnu. Proces na kojemu počiva rad baterije uključuje kemijske reakcije u kojima elektroni prelaze s jedne tvari na drugu, putem dvije polu-reakcije, od kojih jedna uključuje gubitak a druga dobitak elektrona. Baterija je elektrokemijski članak, podijeljen u dva polučlanak, a reakcija počinje kad se polučlanci spoje električki vodljivom stazom. Prijelaz elektrona iz jednog u drugi polučlanak odgovara električnoj struji. Svaki polučlanak sadrži i elektrodu. Elektroda koja daje elektrone u strujni krug kad se baterija izbija zove se anoda i negativni je terminal baterije. Elektroda koja, pak, prima elektrone zove se katoda i pozitivni je terminal baterije. Električni strujni krug zatvoren je elektrolitom, električki vodljivom tvari koja je smještena između elektroda i prenosi naboj između njih. U takozvanim mokrim člancima, elektrolit je tekućeg tipa a sadrži otopljene ione, čije gibanje stvara električnu struju; u suhim člancima elektrolit je čvrstog tipa - s mobilnim ionima kao nositeljima naboja, ili s ionskom otopinom unutar čvrste matrice.
Kristalizacija je proces pri kojem otopljena tvar iz zasićene otopine prelazi u čvrstu tvar (kristal).
Otopljene tvari su čvrste, tekuće ili plinovite tvari otopljene u otapalu. Ovisno o veličini čestica otopljene tvari, otopine se razlikuju po svojstvima i mogu se podijeliti na prave otopine (promjer čestica manji od 1 nm), koloidne otopine (promjer čestica od 1nm do 200 nm) i suspenzije (promjer čestica veći od 200 nm).
Kemijska jednadžba je način prikazivanja kemijske reakcije upotrebom simbola za reagirajuće čestice (atome, molekule, ione itd.). Na lijevoj strani jednadžbe pišemo formule ili simbole čestica koje stupaju u kemijsku reakciju, reaktante. Na desnoj strani jednadžbe pišemo formule ili simbole čestica koje nastaju kemijskom reakcijom, produkte.
Kod reverzibilnih reakcija umjesto znaka jednakosti stavlja se dvostruka strelica a kod ireverzibilnih jednostruka. Ako reakcija sadrži više faza, uobičajeno je staviti oznaku faze u zagrade neposredno iz formule:
s | = | čvrsto (solid) |
l | = | tekuće (liquid) |
g | = | plinovito (gas) |
aq | = | vodena otopina (aqueous) |
Brojevi a, b, c i d pokazuju relativni broj molekula koje sudjeluju u reakciji i nazivaju se stehiometrijski koeficijenti. Dogovoreno je da je stehiometrijski koeficijent pozitivan za reaktante a negativan za produkte. Ako je suma stehiometrijskih koeficijenata jednaka nuli, reakcija je uravnotežena.
Da bi se napisala jednadžba kemijske reakcije, moraju biti poznati svi reaktanti i produkti kemijske reakcije kao i njihovi stehiometrijski odnosi. Poznavanje jednadžbe kemijske reakcije omogućuje nam da odredimo količine međusobno ekvivalentnih tvari.
Koloidi su sustavi dvije ili više faza u kojima najmanje jedna faza ima čestice dimenzija između 1 nm i 1 μm (10-9 m – 10-6 m). Dimenzije čestica, više od prirode čestica, karakteriziraju koloide. Koloidne čestice se ne mogu odijeliti filtriranjem jer su premalene i prolaze kroz pore filtar papira. Zbog malih dimenzija i male mase koloidne čestice se ne talože, već lebde u otopini, praveći koloidnu otopinu. Takva je otopina naizgled bistra, ali za razliku od prave otopine pokazuje Tyndallov efekt. Koloidne čestice mogu adsorbirat ione iz otopine čime nastaju koloidni ioni. Makromolekule (npr. bjelančevine) donja su granica veličine koloidnih čestica a čestice koje se još ne mogu vidjeti optičkim mikroskopom gornja su granica.
Koloidne čestice mogu biti plinovite, tekuće ili čvrste. Dijelimo ih na:
sole - disperzije čvrstih čestica u tekućini
emulzije - disperzije tekućine u tekućini
gelove - koagulirani oblik koloidnih sustava
aerosole - disperzije čvrstih ili tekućih čestice u plinu
pjene - disperzije plinova u tekućinama ili čvrstim tvarima
U prirodi ima veoma mnogo koloida, a mnoge tvari već po veličini svojih molekula pripadaju koloidima kao što su škrob ili bjelančevine.
Koloidi se mogu pripremiti disperzijom većih čestica ili kondenzacijom molekulskih otopina.
Difuzija je spontano miješanje dviju ili više tvari kroz njihovu dodirnu površinu ili propusnu membranu. Čestice (atomi, molekule, ioni itd.) putuju iz područja više u područje niže koncentracije. Difuzija se najbrže odvija u plinovima, sporije u tekućinama a najsporije u čvrstim tijelima. Difuzija je jedan od mehanizama (uz konvekciju i migraciju) odgovoran za transport mase u otopini. Teoretska osnova difuzije dana je Fickovim zakonom.
Izomorfija je postojanje dviju ili više različitih kemijskih tvari s istom kristalnom strukturom. Takvi tvari mogu tvoriti čvrste otopine.
Elektrokemijski članak jest članak u kojem se pri odvijanju kemijske reakcije kemijska energija pretvara u električnu ili obrnuto. Sastoji se od dvije elektronski vodljive faze (metal ili poluvodič) koje se zovu elektrode, međusobno povezane ionski vodljivom fazom (vodene i nevodene otopine elektrolita, taline ili ionski vodljive čvrste tvari).
Pri svom prolazu kroz članak struja se mora mijenjati iz elektronske u ionsku i ponovo u elektronsku. Ove promjene vrste vodljivosti popraćene su oksido-redukcijskim reakcijama. Reakcije oksidacije i redukcije se odvijaju istovremeno, ali su prostorno odijeljene, a elektroda na kojoj se zbiva reakcija oksidacije zove se anoda, a elektroda na kojoj se zbiva redukcija jest katoda.
Gorivi članci su naprave koje pretvaraju kemijsku u električnu energiju. Razlikuju se od baterija po tome što se proces pretvorbe odvija sve dotle dok se u članak dovode gorivo i oksidirajuće sredstvo, dok je baterija napravljena s ograničenom količinom kemikalija, te je ispražnjena kada sve kemikalije izreagiraju. Gorivi članak je galvanski članak u kojem se na elektrodama odvijaju spontane reakcije. Gorivo (uglavnom vodik) oksidira se na anodi, a oksidans (gotovo uvijek kisik ili zrak) reducira se na katodi.
Neki gorivi članci koriste kao elektrolit vodene otopine, on može biti kiseli ili alkalni, a može biti i ionski vodljiva membrana namočena vodenom otopinom. Ovakvi gorivi članci rade na relativno niskim temperaturama, od sobne temperature do temperature vrenja vode. Neki gorivi članci kao elektrolit koriste taline soli (posebno karbonata) i rade na temperaturi od nekoliko stotina Celzijevih stupnjeva. Drugi koriste ionski vodljive čvrste tvari a rade na temperaturama blizu 1 000 °C.
Generalić, Eni. "čvrste otopine." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 29 June 2022. KTF-Split. {Datum pristupa}. <https://glossary.periodni.com>.
Glosar
Periodni sustav