KEMIJSKI RJEČNIK

gorivi članak    →   fuel cell

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.

teška voda    →   heavy water

Molekule vode sastavljene su od dva atoma vodika i jednog atoma kisika (H₂O). Ako se vodikovi atomi u molekuli vode zamijene s deuterijevim atomima nastat će teška voda (D₂O). Deuterij se razlikuje od vodika po tome što ima jedan neutron više u jezgri atoma. Udio teške vode u normalnoj vodi je približno 1:5000 i može se koncentrirati elektrolizom. Teška voda ima i više vrelište (101.4 °C) i više ledište (3.6 °C) od normalne vode. Teška voda je 1.11 puta (20/18=1.11) teža od obične vode.

galvanski članak    →   galvanic celll

Galvanski članak (naponski članak, Voltin članak) jest elektrokemijski članak u kojem se kemijska energija spontano pretvara u električnu. Galvanski članak sastoji se od dva polučlanka, a svaki polučlanak od elektrode uronjene u elektrolit. Elektrolit može biti zajednički za obje elektrode ili različit za svaku elektrodu. Dva elektrolita odvajamo polupropusnom membranom ili ih spajamo elektrolitskim mostom. Ako se elektrode povežu nekim vodičem, elektroni putuju kroz vodič od negativnog pola prema pozitivnom polu.

Danielov članak je primjer galvanskog članka. Sastoji se od bakrene i cinkove elektrode, a kao elektrolit služe otopine bakrova(II) sulfata i cinkova sulfata odijeljene polupropusnom membranom. Kada se elektrode spoje električnim vodičem kroz strujni krug će proteći električna struja. Na negativnom polu (cinkovoj elektrodi) zbiva se proces oksidacije A na pozitivnom polu (bakrenoj elektrodi) zbiva se proces redukcije.

Elektromotornu silu galvanskog članka možemo izračunati iz razlike redoks potencijala tvari koja se reducirala (bakra) i tvari koja se oksidirala (cinka).

Galvanski članak može se shematski prikazati upotrebom okomite crte. Uobičajeno je da se oksidirana vrsta piše s lijeve strane.

Ime je dobila u čast talijanskog znanstvenika i liječnika Luigia Galvania (1737.-1798.).

Henryjev zakon    →   Henry’s law

Henryjev zakon formulirao je 1803. engleski kemičar William Henry (1775.-1836.). Sadržaj plina otopljenog u tekućini pri određenoj temperaturi upravo je razmjeran parcijalnom tlaku tog plina iznad tekućine. Henryjev zakon vrijedi samo za slabo topljive plinove pri niskim parcijalnim tlakovima.

gdje je p_i parcijalni tlak komponente i iznad otopine, x_i je molarni udio u otopini a K_x je konstanta karakteristična za dani plin i otapalo.

staklena elektroda    →   glass electrode

Staklena elektroda je elektroda osjetljiva na vodikove ione. Sastoji se od staklene membrane, unutarnje referentne elektrode i unutarnje otopine. Može se također prirediti i staklena elektroda osjetljiva na natrijeve ione.

Staklena elektroda ima ekstremno velik električni otpor. Membrana tipične staklene elektrode (debljine od 0.03 mm do 0.1 mm) ima električni otpor od 30 MΩ do 600 MΩ). Aktivitet vodikovih iona u unutrašnjoj otopini je stalan. Površina staklene membrane mora biti hidratizirana da bi djelovala kao pH elektroda. kada se staklena membrana uroni u vodenu otopinu na njenoj površini se formira tanki gel sloj pri čemu dolazi do ionske izmjene između iona natrija u kristalnoj rešetki stakla i vodikovog iona. Ista stvar se dešava i na unutrašnjoj strani membrane.

Najjednostavnije objašnjenje rada staklene membrane je da se staklo ponaša kao slaba kiselina (staklo-H).

Aktivitet vodikovih iona u unutrašnjoj otopini je stalan. Kada se na vanjskoj strani staklene membrane promijeni koncentracija vodikovih iona staklo će se protonirati ili deprotonirati. Razlika pH otopina s unutrašnje i vanjske strane staklene membrane stvara elektromotornu silu proporcionalnu toj razlici.

vodik    →   hydrogen

Vodik je 1766. godine otkrio Sir Henry Cavendish (Engleska). Ime mu je dao Lavoisie od grčkih riječi hydro što znači voda i genes što znači tvoriti. To je plin bez boje i mirisa, netopljiv u vodi. Lako difundira kroz sve materijale. Zapaljiv je i pravi eksplozivne smjese u zraku. Zapaljen na zraku gori svijetlim vrućim plamenom dajući vodenu paru. Na povišenoj temperaturi lako se spaja s kisikom, sumporom i halogenim elementima. Procjenjuje se da 90 % svih atoma, odnosno skoro 3/4 mase svemira, otpada na vodik. Sve zvijezde, pa i Sunce, sastavljene su uglavnom od vodika (w>90 %). Vodik se u prirodi rijetko nalazi u elementarnom stanju, samo u višim slojevima atmosfere ili u vulkanskim plinovima. Uglavnom je vezan u spojevima od kojih su najrašireniji voda (H₂O), amonijak (NH₃) i razni organski spojevi. Čisti vodik se najčešće dobiva elektrolizom vode. Laboratorijski se dobiva reakcijom sulfatne kiseline i elementarnog cinka. Industrijski se dobiva prevođenjem vodene pare preko užarenog koksa. Upotrebljava se za sintezu amonijaka, hidriranje ugljena i ulja, proizvodnju kloridne kiseline i kao redukcijsko sredstvo.

Gratzelova sunčeva ćelija    →   Gratzel solar cell

Grätzelova sunčeva ćelija je fotoelektrokemijska ćelija koju je razvio Michael Grätzel sa suradnicima. Oponaša djelomice prirodnu sunčevu ćeliju, koja omogućava biljkama da ostvare fotosintezu. U prirodnoj sunčevoj ćeliji molekule klorofila apsorbiraju svjetlost i to najjače u crvenom i plavom dijelu spektra, dok se zelena svjetlost reflektira. Apsorbirana energija dovoljna je za izbacivanje elektrona iz pobuđenog klorofila. U prijenosu tog naboja, sudjeluju potom druge molekule. U Grätzelovoj ćeliji su, također, za stvaranje naboja apsorpcijom svjetlosti i prijenos tog naboja "zaduženi" različiti dijelovi ćelije.

Na vodljivo staklo nanesen je sloj nanokristala poluvodiča TiO₂ čija je površina jako velika. Na TiO₂ nanesen je fotoosjetljivi pigment koji čine rutenijevi ioni povezani s organskim molekulama koje jako apsorbiraju vidljivu svjetlost. Fotopobuđeni elektroni prelaze s rutenijevih iona na kristalite TiO₂, koji ih odvode daleko od iona-donora. Čitav sustav uronjen je u tekući jodidni elektrolit koji preuzima elektrone s elektrode i prenosi ih na rutenijeve ione kako bi se nastavio proces apsorpcije svjetlosti.

Efikasnost ovih ćelija iznosi oko 10 % i raste u difuznoj svjetlosti, tj. za oblačna vremena.

vodikova veza    →   hydrogen bond

Vodikova veza formira se između atoma vodika i nekog elektronegativnog atoma te se označava isprekidanom crticom H-X---H-B. U molekuli vode dva su vodikova atoma međusobno tako raspoređena da zatvaraj kut od 105°. Svaki atom vodika ima slab pozitivan naboj a kisik negativan. Nastali dipoli uzajamno se elektrostatski privlače. Vodikova veza jaka je otprilike kao jedna desetina σ-veze a dvostruko je duža od nje.

jod    →   iodine

Jod je 1811. godine otkrio Bernard Courtois (Francuska). Ime mu dolazi od grčke riječi ioeides za ljubičastu boju zbog karakteristične boje njegovih para. To je sjajna, ljubičasto-crna krutina karakterističnog mirisa koja lako sublimira. Jod se slabo otapa u vodi, ali se dobro otapa u alkoholu. Pare joda su otrovne. Jod izaziva opekline na koži. U prirodi se nalazi u obliku jodida i jodata. Dobiva se iz čilske salitre ili iz pepela morskih algi. Upotrebljava se u organskoj sintezi, dezinfekciju i kao preventivno sredstvo protiv gušavosti (dodatak prehrani).

Kohlrauschov zakon    →   Kohlrausch’s law

Kohlrauchov zakon kaže da je vodljivost elektrolita pri beskonačnom razrjeđenju jednaka zbroju provodljivosti aniona i kationa. Ako se sol otopi u vodi, vodljivost otopine jednaka je zbroju provodljivosti aniona i kationa. Zakon, koji govori o neovisnoj migraciji iona, izveo je iz eksperimenta njemački kemičar Friedrich Kohlrausch (1840.-1910.).