článek VZNIK DENDRITICKÝCH KRYSTALŮ KOVŮ VE VODNÝCH ROZTOCÍCH ÚČINKEM
STEJNOSMĚRNÉHO ELEKTRICKÉHO PROUDU
Milan Šmídl, Tereza Špitálská, Václav Šícha
informace
rok: 2022
číslo: 1
plný text: PDF
datum elektronické publikace: 17. 5. 2022
DOI: 10.14712/25337556.2022.1.3
ISSN (elektronická verze): 2533-7556
Toto dílo podléhá licenci Creative Commons Uveďte původ 4.0 Mezinárodní License.
abstrakt
Elektrolýza je již dlouho známý a ve výuce na základních a středních školách poměrně rozšířený děj, kterého se využívá především ve formě demonstračního experimentu před žáky. Nejčastěji se setkáváme s jednoduššími aplikacemi (např. elektrolýza vody nebo roztoku chloridu sodného či měďnatého). Příspěvek se zabývá méně známou elektrolýzou vodných roztoků solí kovů, které se při průchodu elektrického proudu vylučují v krystalické formě ve tvaru stromečků (dendritů). Takto lze připravit například dendrity cínu, olova, stříbra nebo mědi, které se liší svým tvarem. Dendrity jsou stabilní a lze je bez problémů izolovat z roztoku. Cílem příspěvku je přiblížit elektrolýzu žákům SŠ, která je efektní a pro žáky vizuálně velmi zajímavá, přitom však finančně nenákladná a časově nenáročná, jelikož tyto krystalizace probíhají v řádu minut a žáci tak mohou přímo pozorovat vznikající produkt. V příspěvku jsou rovněž zhodnoceny vybrané podmínky (vliv použitých látek a jejich koncentrace v roztoku, velikost použitého napětí a materiálu elektrod), které mohou mít zásadní vliv na rychlost vzniku krystalů či jejich tvar a velikost. Teoretické pozadí elektrolýzy je v příspěvku zmíněno jen okrajově, neboť je značně rozsáhlé, složité a není v dané problematice klíčové.
klíčová slova
elektrolýza, dendrity, kovy, stříbro, měď, olovo, cín, redoxní děj
plný text (PDF )
Reference
Břížďala, J. (2021). E-ChemBook: Multimediální učebnice chemie pro gymnázia. http://e-chembook.eu/elektrolyza, staženo 28. 12. 2021.
Carmody, W. R., & Wiersma, J. (1967). A study of the silver tree experiment. Journal of Chemical Education, 44(7), 417. https://doi.org/10.1021/ed044p417
Han, J. H., Khoo, E., Bai, P., & Bazant, M. Z. (2014). Over-limiting current and control of dendritic growth by surface conduction in nanopores. Scientific reports, 4(1), 1-8. https://doi.org/10.1038/srep07056
He, Y., Ren, X., Xu, Y., Engelhard, M. H., Li, X., Xiao, J., ... & Wang, C. (2019). Origin of lithium whisker formation and growth under stress. Nature nanotechnology, 14(11), 1042-1047. https://doi.org/10.1038/s41565-019-0558-z
Kim, S. J., Ko, S. H., Kang, K. H., & Han, J. (2010). Direct seawater desalination by ion concentration polarization. Nature nanotechnology, 5(4), 297-301. https://doi.org/10.1038/nnano.2010.34
Ma, M. C., Li, G., Chen, X., Archer, L. A., & Wan, J. (2021). Suppression of dendrite growth by cross-flow in microfluidics. Science advances, 7(8), eabf6941. https://doi.org/10.1126/sciadv.abf6941
Parvez, K., Li, R., Puniredd, S. R., Hernandez, Y., Hinkel, F., Wang, S., XinLiang, F., Mullen, K. (2013). Electrochemically exfoliated graphene as solution-processable, highly conductive electrodes for organic electronics. ACS nano, 7(4), 3598-3606. https://doi.org/10.1021/nn400576v
Tin dendrite. Mel Science. https://bit.ly/3nXWpEL, staženo 28. 12. 2021.
Vacík, J. (1995). Přehled středoškolské chemie. 3. dopl. vyd., SPN – pedagogické nakladatelství. ISBN 80-85937-08-5.
Xu, C., Zhang, Y., Fan, C., & Abys, J. A. (2005). Driving force for the formation of Sn whiskers: compressive stress-pathways for its generation and remedies for its elimination and minimization. IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing, 28(1), 31-35. https://doi.org/10.1109/TEPM.2005.846461
Yu, P., Lowe, S. E., Simon, G. P., & Zhong, Y. L. (2015). Electrochemical exfoliation of graphite and production of functional graphene. Current opinion in colloid & interface science, 20(5-6), 329-338. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2015.10.007
Zýka J. a kol. (1979). Analytická příručka Díl I. 3. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury. ISBN 04-612-79.