Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера

Электро символы и обозначения

Любые электрические цепи могут быть представлены в виде чертежей (принципиальных и монтажных схем), оформление которых должно соответствовать стандартам ЕСКД. Эти нормы распространяются как на схемы электропроводки или силовых цепей, так и электронные приборы. Соответственно, чтобы «читать» такие документы, необходимо понимать условные обозначения в электрических схемах.

Нормативные документы

Учитывая большое количество электроэлементов, для их буквенно-цифровых (далее БО) и условно графических обозначений (УГО) был разработан ряд нормативных документов исключающих разночтение. Ниже представлена таблица, в которой представлены основные стандарты.

Таблица 1. Нормативы графического обозначения отдельных элементов в монтажных и принципиальных электрических схемах.

Номер ГОСТаКраткое описание
2.710 81В данном документе собраны требования ГОСТа к БО различных типов электроэлементов, включая электроприборы.
2.747 68Требования к размерам отображения элементов в графическом виде.
21.614 88Принятые нормы для планов электрооборудования и проводки.
2.755 87Отображение на схемах коммутационных устройств и контактных соединений
2.756 76Нормы для воспринимающих частей электромеханического оборудования.
2.709 89Настоящий стандарт регулирует нормы, в соответствии с которыми на схемах обозначаются контактные соединения и провода.
21.404 85Схематические обозначения для оборудования, используемого в системах автоматизации

Следует учитывать, что элементная база со временем меняется, соответственно вносятся изменения и в нормативные документы, правда это процесс более инертен.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Приведем простой пример, УЗО и дифавтоматы широко эксплуатируются в России уже более десятка лет, но единого стандарта по нормам ГОСТ 2.755-87 для этих устройств до сих пор нет, в отличие от автоматических выключателей. Вполне возможно, в ближайшее время это вопрос будет урегулирован. Чтобы быть в курсе подобных нововведений, профессионалы отслеживают изменения в нормативных документах, любителям это делать не обязательно, достаточно знать расшифровку основных обозначений.

Виды электрических схем

В соответствии с нормами ЕСКД под схемами подразумеваются графические документы, на которых при помощи принятых обозначений отображаются основные элементы или узлы конструкции, а также объединяющие их связи. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три:

  • Функциональная, на ней представлены узловые элементы (изображаются как прямоугольники), а также соединяющие их линии связи. Характерная особенность такой схемы – минимальная детализация. Для описания основных функций узлов, отображающие их прямоугольники, подписываются стандартными буквенными обозначениями. Это могут быть различные части изделия, отличающиеся функциональным назначением, например, автоматический диммер с фотореле в качестве датчика или обычный телевизор. Пример такой схемы представлен ниже. Пример функциональной схемы телевизионного приемника
  • Принципиальная. Данный вид графического документа подробно отображает как используемые в конструкции элементы, так и их связи и контакты. Электрические параметры некоторых элементов могут быть отображены, непосредственно в документе, или представлены отдельно в виде таблицы. Пример принципиальной схемы фрезерного станка

Если на схеме отображается только силовая часть установки, то она называется однолинейной, если приведены все элементы, то – полной.

Пример однолинейной схемы

  • Монтажные электрические схемы. В данных документах применяются позиционные обозначения элементов, то есть указывается их место расположения на плате, способ и очередность монтажа.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Монтажная схема стационарного сигнализатора горючих газов

Если на чертеже отображается проводка квартиры, то места расположения осветительных приборов, розеток и другого оборудования указываются на плане. Иногда можно услышать, как такой документ называют схемой электроснабжения, это неверно, поскольку последняя отображает способ подключения потребителей к подстанции или другому источнику питания.

Разобравшись с электрическими схемами, можем переходить к обозначениям указанных на них элементов.

Графические обозначения

Для каждого типа графического документа предусмотрены свои обозначения, регулируемые соответствующими нормативными документами. Приведем в качестве примера основные графические обозначения для разных видов электрических схем.

Примеры УГО в функциональных схемах

Ниже представлен рисунок с изображением основных узлов систем автоматизации.

Примеры условных обозначений электроприборов и средств автоматизации в соответствии с ГОСТом 21.404-85

Описание обозначений:

  • А – Основные (1) и допускаемые (2) изображения приборов, которые устанавливаются за пределами электрощита или распределительной коробки.
  • В – Тоже самое, что и пункт А, за исключением того, что элементы располагаются на пульте или электрощите.
  • С – Отображение исполнительных механизмов (ИМ).
  • D – Влияние ИМ на регулирующий орган (далее РО) при отключении питания:
  1. Происходит открытие РО
  2. Закрытие РО
  3. Положение РО остается неизменным.
  • Е — ИМ, на который дополнительно установлен ручной привод. Данный символ может использоваться для любых положений РО, указанных в пункте D.
  • F- Принятые отображения линий связи:
  1. Общее.
  2. Отсутствует соединение при пересечении.
  3. Наличие соединения при пересечении.

УГО в однолинейных и полных электросхемах

Для данных схем существует несколько групп условных обозначений, приведем наиболее распространенные из них.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Для получения полной информации необходимо обратиться к нормативным документам, номера государственных стандартов будут приведены для каждой группы.

Источники питания.

Для их обозначения приняты символы, приведенные на рисунке ниже.

УГО источников питания на принципиальных схемах (ГОСТ 2.742-68 и ГОСТ 2.750.68)

Описание обозначений:

  • A – источник с постоянным напряжением, его полярность обозначается символами «+» и «-».
  • В – значок электричества, отображающий переменное напряжение.
  • С – символ переменного и постоянного напряжения, используется в тех случаях, когда устройство может быть запитано от любого из этих источников.
  • D – Отображение аккумуляторного или гальванического источника питания.
  • E- Символ батареи, состоящей из нескольких элементов питания.

Линии связи

Базовые элементы электрических соединителей представлены ниже.

Обозначение линий связи на принципиальных схемах (ГОСТ 2.721-74 и ГОСТ 2.751.73)

Описание обозначений:

  • А – Общее отображение, принятое для различных видов электрических связей.
  • В – Токоведущая или заземляющая шина.
  • С – Обозначение экранирования, может быть электростатическим (помечается символом «Е») или электромагнитным («М»).
  • D — Символ заземления.
  • E – Электрическая связь с корпусом прибора.
  • F – На сложных схемах, из нескольких составных частей, таким образом обозначается обрыв связи, в таких случаях «Х» это информация о том, где будет продолжена линия (как правило, указывается номер элемента).
  • G – Пересечение с отсутствием соединения.
  • H – Соединение в месте пересечения.
  • I – Ответвления.

Обозначения электромеханических приборов и контактных соединений

Примеры обозначения магнитных пускателей, реле, а также контактов коммуникационных устройств, можно посмотреть ниже.

УГО, принятые для электромеханических устройств и контакторов (ГОСТы 2.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера 756-76, 2.755-74, 2.755-87)

Описание обозначений:

  • А – символ катушки электромеханического прибора (реле, магнитный пускатель и т.д.).
  • В – УГО воспринимающей части электротепловой защиты.
  • С – отображение катушки устройства с механической блокировкой.
  • D – контакты коммутационных приборов:
  1. Замыкающие.
  2. Размыкающие.
  3. Переключающие.
  • Е – Символ для обозначения ручных выключателей (кнопок).
  • F – Групповой выключатель (рубильник).

УГО электромашин

Приведем несколько примеров, отображения электрических машин (далее ЭМ) в соответствии с действующим стандартом.

Обозначение электродвигателей и генераторов на принципиальных схемах (ГОСТ 2.722-68)

Описание обозначений:

  • A – трехфазные ЭМ:
  1. Асинхронные (ротор короткозамкнутый).
  2. Тоже, что и пункт 1, только в двухскоростном исполнении.
  3. Асинхронные ЭМ с фазным исполнением ротора.
  4. Синхронные двигатели и генераторы.
  • B – Коллекторные, с питанием от постоянного тока:
  1. ЭМ с возбуждением на постоянном магните.
  2. ЭМ с катушкой возбуждения.

Обозначение электродвигателей на схемах

УГО трансформаторов и дросселей

С примерами графических обозначений данных устройств можно ознакомиться на представленном ниже рисунке.

Правильные обозначения трансформаторов, катушек индуктивности и дросселей (ГОСТ 2.723-78)

Описание обозначений:

  • А – Данным графическим символом могут быть обозначены катушки индуктивности или обмотки трансформаторов.
  • В – Дроссель, у которого имеется ферримагнитный сердечник (магнитопровод).
  • С – Отображение двухкатушечного трансформатора.
  • D – Устройство с тремя катушками.
  • Е – Символ автотрансформатора.
  • F – Графическое отображение ТТ (трансформатора тока).

Обозначение измерительных приборов и радиодеталей

Краткий обзор УГО данных электронных компонентов показан ниже.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Тем, кто хочет более широко ознакомиться с этой информацией рекомендуем просмотреть ГОСТы 2.729 68 и 2.730 73.

Примеры условных графических обозначений электронных компонентов и измерительных приборов

Описание обозначений:

  1. Счетчик электроэнергии.
  2. Изображение амперметра.
  3. Прибор для измерения напряжения сети.
  4. Термодатчик.
  5. Резистор с постоянным номиналом.
  6. Переменный резистор.
  7. Конденсатор (общее обозначение).
  8. Электролитическая емкость.
  9. Обозначение диода.
  10. Светодиод.
  11. Изображение диодной оптопары.
  12. УГО транзистора (в данном случае npn).
  13. Обозначение предохранителя.

УГО осветительных приборов

Рассмотрим, как на принципиальной схеме отображаются электрические лампы.

Пример того, как указываются лампочки на схемах (ГОСТ 2.732-68)

Описание обозначений:

  • А – Общее изображение ламп накаливания (ЛН).
  • В — ЛН в качестве сигнализатора.
  • С – Типовое обозначение газоразрядных ламп.
  • D – Газоразрядный источник света повышенного давления (на рисунке приведен пример исполнения с двумя электродами)

Обозначение элементов в монтажной схеме электропроводки

Завершая тему графических обозначений, приведем примеры отображения розеток и выключателей.

Пример изображения на монтажных схемах розеток скрытой установки

Как изображаются розетки других типов, несложной найти в нормативных документах, которые доступны в сети.

Обозначение выключатели скрытой установки Обозначение розеток и выключателей

Буквенные обозначения

В электрических схемах помимо графических обозначений также используются буквенные, поскольку без последних чтение чертежей будет довольно проблематичным. Буквенно-цифровая маркировка так же, как и УГО регулируется нормативными документами, для электро это ГОСТ 7624 55. Ниже представлена таблица с БО для основных компонентов электросхем.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера

Буквенные обозначения основных элементов

К сожалению, размеры данной статьи не позволяют привести все правильные графические и буквенные обозначения, но мы указали нормативные документы, из которых можно получить всю недостающую информацию. Следует учитывать, что действующие стандарты могут меняться в зависимости от модернизации технической базы, поэтому, рекомендуем отслеживать выход новых дополнений к нормативным актам.

Графические

Что касается графического обозначения всех элементов, используемых на схеме, этот обзор мы предоставим в виде таблиц, в которых изделия будут сгруппированы по назначению.

В первой таблице Вы можете увидеть, как отмечены электрические коробки, щиты, шкафы и пульты на электросхемах:

Следующее, что Вы должны знать – условное обозначение питающих розеток и выключателей (в том числе проходных) на однолинейных схемах квартир и частных домов:

Что касается элементов освещения, светильники и лампы по ГОСТу указывают следующим образом:

В более сложных схемах, где применяются электродвигатели, могут указываться такие элементы, как:

Также полезно знать, как графически обозначаются трансформаторы и дроссели на принципиальных электросхемах:

Электроизмерительные приборы по ГОСТу имеют следующее графические обозначение на чертежах:

А вот, кстати, полезная для начинающих электриков таблица, в которой показано, как выглядит на плане электропроводки контур заземления, а также сама силовая линия:

Помимо этого на схемах Вы можете увидеть волнистую либо прямую линию, «+» и «-», которые указывают на род тока, напряжение и форму импульсов:

В более сложных схемах автоматизации Вы можете встретить непонятные графические обозначения, вроде контактных соединений. Запомните, как обозначаются этим устройства на электросхемах:

Помимо этого Вы должны быть в курсе, как выглядят радиоэлементы на проектах (диоды, резисторы, транзисторы и т.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера д.):

Вот и все условно графические обозначения в электрических схемах силовых цепей и освещения. Как уже сами убедились, составляющих довольно много и запомнить, как обозначается каждый можно только с опытом. Поэтому рекомендуем сохранить себе все эти таблицы, чтобы при чтении проекта планировки проводки дома либо квартиры Вы могли сразу же определить, что за элемент цепи находится в определенном месте.

Интересное видео по теме:

Буквенные

Мы уже рассказывали Вам, как расшифровать маркировку проводов и кабелей. В однолинейных электросхемах также присутствуют свои буквы, которые дают понять, что включено в сеть. Итак, согласно ГОСТ 7624-55, буквенное обозначение элементов на электрических схемах выглядит следующим образом:

  1. Реле тока, напряжения, мощности, сопротивления, времени, промежуточное, указательное, газовое и с выдержкой по времени, соответственно – РТ, РН, РМ, РС, РВ, РП, РУ, РГ, РТВ.
  2. КУ – кнопка управления.
  3. КВ – конечный выключатель.
  4. КК – командо-контроллер.
  5. ПВ – путевой выключатель.
  6. ДГ – главный двигатель.
  7. ДО – двигатель насоса охлаждения.
  8. ДБХ – двигатель быстрых ходов.
  9. ДП – двигатель подач.
  10. ДШ – двигатель шпинделя.

Помимо этого в отечественной маркировке элементов радиотехнических и электрических схем выделяют следующие буквенные обозначения:

На этом краткий обзор условных обозначений в электрических схемах закончен. Надеемся, теперь Вы знаете, как обозначаются розетки, выключатели, светильники и остальные элементы цепи на чертежах и планах жилых помещений.

Также читают:

Если для обычного человека восприятие информации происходит при чтении слов и букв, то для слесарей и монтажников их заменяют буквенные, цифровые или графические обозначения.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Сложность в том, что пока электрик закончит обучение, устроится на работу, научится чему-то на практике, как появляются новые СНиПы и ГОСТы, согласно которым вносятся коррективы. Поэтому не стоит пытаться выучить всю документацию и сразу же. Достаточно почерпнуть базовые познания, а по ходу трудовых будней добавлять актуальные данные.

Введение

Для конструкторов цепей, слесарей КИПиА, электромонтеров, умение прочитать электросхему – ключевое качество и показатель квалификации. Без специальных знаний сходу разобраться в тонкостях проектирования приборов, цепей и способах соединения электроузлов невозможно.

Условные обозначения можно считать особым криптографическим кодом, поясняющим работу и принцип действия конкретной схемы. В Японии, США и Европе значки существенно отличаются от отечественной маркировки, что необходимо учитывать.

Виды и типы электрических схем

Перед тем, как начать изучать существующие обозначения электрооборудования и его соединения, необходимо разобраться с типологией схем. На территории нашей страны введена стандартизация по ГОСТ 2.701-2008 от 1.07.2009 года, согласно «ЕСКД. Схемы. Типы и виды. Общие требования».

  1. Объединенные.
  2. Расположенные.
  3. Общие.
  4. Подключения.
  5. Монтажные соединений.
  6. Полные принципиальные.
  7. Функциональные.
  8. Структурные.

Среди существующих 10 видов, указанных в данном документе, выделяют:

  1. Комбинированные.
  2. Деления.
  3. Энергетические.
  4. Оптические.
  5. Вакуумные.
  6. Кинематические.
  7. Газовые.
  8. Пневматические.
  9. Гидравлические.
  10. Электрические.

Для электриков представляет наибольший интерес среди всех вышеперечисленных типов и видов схем, а также самая востребованная и часто используемая в работе – электрическая схема.

Последний ГОСТ, который вышел, дополнен многими новыми обознвачениями, актуальный на сегодня с шифром 2.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера 702-2011 от 1.01.2012 года. Называется документ «ЕСКД. Правила выполнения электрических схем», ссылается на другие ГОСТы, среди которых упомянутый выше.

В тексте норматива изложены четкие требования в подробностях к электросхемам всех видов. Поэтому руководствоваться при монтажных работах с электрическими схемами следует именно данным документом. Определение понятия электрической схемы, согласно ГОСТ 2.702-2011 следующее:

«Под электрической схемой следует понимать документ, содержащий условные обозначения частей изделия и/или отдельных деталей с описанием взаимосвязи между ними, принципов действия от электрической энергии».

После определения в документе содержатся правила реализации на бумаге и в программных средах обозначений контактных соединений, маркировки проводов, буквенных обозначений и графического изображения электрических элементов.

Следует заметить, что чаще в домашней практике используются всего три типа электросхем:

  • Монтажные – для прибора изображается печатная плата с расположением элементов при четком указании места, номинала, принципа крепления и подведения к другим деталям. В схемах электропроводки для жилых помещений указывается количество, место расположения, номинал, способ подключения и другие точные указания для монтажа проводов, выключателей, светильников, розеток и т.п.
  • Принципиальные – на них указываются подробно связи, контакты и характеристика каждого элемента для сетей или приборов. Различают полные и линейные принципиальные схемы. В первом случае изображается контроль, управление элементами и сама силовая цепь; в линейной схеме ограничиваются только цепью с изображением остальных элементов на отдельных листах.
  • Функциональные – здесь без детализации физических габаритов и других параметров указывается основные узлы прибора или цепи. Любая деталь может изображаться в виде блока с буквенным обозначением, дополненного связями с другими элементами устройства.

Графические обозначения в электрических схемах

  • 2.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера 755-87 – графические условные обозначения контактных и коммутационных соединений.
  • 2.721-74 – графические условные обозначения деталей и узлов общего применения.
  • 2.709-89 – графические условные обозначения в электросхемах участков цепей, оборудования, контактных соединений проводов, электроэлементов.

В нормативе с шифром 2.755-87 применяется для схем однолинейных электрощитов, условные графические изображения (УГО) тепловых реле, контакторов, рубильников, автоматических выключателей, иного коммутационного оборудования. Отсутствует обозначение в нормативах дифавтоматов и УЗО.

На страницах ГОСТ 2.702-2011 допускается изображение этих элементов в произвольном порядке, с приведением пояснений, расшифровки УГО и самой схемы дифавтоматов и УЗО.
В ГОСТ 2.721-74 содержатся УГО, применяемые для вторичных электрических цепей.

ВАЖНО: Для обозначения коммутационного оборудования существует:

4 базовых изображения УГО

УГОНаименование
Замыкающий
Размыкающий
Переключающий
Переключающий с наличием нейтрального положения

9 функциональных признаков УГО

ВАЖНО: Обозначения 1 – 3 и 6 – 9 наносятся на неподвижные контакты, 4 и 5 – помещаются на подвижные контакты.

Основные УГО для однолинейных схем электрощитов

УГОНаименование
Тепловое реле
Контакт контактора
Рубильник – выключатель нагрузки
Автомат – автоматический выключатель
Предохранитель
Дифференциальный автоматический выключатель
УЗО
Трансформатор напряжения
Трансформатор тока
Рубильник (выключатель нагрузки) с предохранителем
Автомат для защиты двигателя (со встроенным тепловым реле)
Частотный преобразователь
Электросчетчик
Замыкающий контакт с кнопкой «сброс» или другим нажимным кнопочным выключателем, с возвратом и размыканием посредством специального привода элемента управления
Замыкающий контакт с нажимным кнопочным выключателем, с возвратом и размыканием посредством втягивания кнопки элемента управления
Замыкающий контакт с нажимным кнопочным выключателем, с возвратом и размыканием посредством повторного нажатия на кнопку элемента управления
Замыкающий контакт с нажимным кнопочным выключателем, с возвратом и размыканием автоматически элемента управления
Замыкающий контакт с замедленным действием, который инициируется при возврате и срабатывании
Замыкающий контакт с замедленным действием, который срабатывает только при возврате
Замыкающий контакт с замедленным действием, который инициируется только при срабатывании
Замыкающий контакт с замедленным действием, который приводится в работу при возврате и срабатывании
Замыкающий контакт с замедленным действием, который срабатывает только при возврате
Замыкающий контакт с замедленным действием, который включается только при срабатывании
Катушка временного реле
Катушка фотореле
Катушка реле импульсного
Общее обозначение катушки реле или катушки контактора
Лампочка индикационная (световая), осветительная
Мотор-привод
Клемма (разборное соединение)
Варистор, ОПН (ограничитель перенапряжения)
Разрядник
Розетка (разъемное соединение):
Нагревательный элемент

Обозначение измерительных электроприборов для характеристики параметров цепи

УГОНаименование
PFЧастотомер
PWВаттметр
PVВольтметр
PAАмперметр

ГОСТ 2.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера 271-74 приняты следующие обозначения в электрощитах для шин и проводов:

Буквенные обозначения в электрических схемах

Нормативы буквенного обозначения элементов на электрических схемах описываются в нормативе ГОСТ 2.710-81 с названием текста «ЕСКД. Буквенно-цифровые обозначения в электрических схемах». Здесь не указывается отметка для дифавтоматов и УЗО, что в п. 2.2.12 этого норматива прописывается, как обозначение многобуквенными кодами. Для основных элементов электрощитов приняты следующие буквенные кодировки:

НаименованиеОбозначение
Выключатель автоматический в силовой цепиQF
Выключатель автоматический в управляющей цепиSF
Выключатель автоматический с дифференциальной защитой или дифавтоматQFD
Рубильник или выключатель нагрузкиQS
УЗО (устройство защитного отключения)QSD
КонтакторKM
Реле тепловоеF, KK
Временное релеKT
Реле напряженияKV
Импульсное релеKI
ФоторелеKL
ОПН, разрядникFV
Предохранитель плавкийFU
Трансформатор напряженияTV
Трансформатор токаTA
Частотный преобразовательUZ
АмперметрPA
ВаттметрPW
ЧастотомерPF
ВольтметрPV
Счетчик энергии активнойPI
Счетчик энергии реактивнойPK
Элемент нагреванияEK
ФотоэлементBL
Осветительная лампаEL
Лампочка или прибор индикации световойHL
Разъем штепсельный или розеткаXS
Переключатель или выключатель в управляющих цепяхSA
Кнопочный выключатель в управляющих цепяхSB
КлеммыXT

Изображение электрооборудования на планах

Несмотря на то, что ГОСТ 2.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера 702-2011 и ГОСТ 2.701-2008 учитывает такой вид электросхемы как «схема расположения» для проектирования сооружений и зданий, при этом нужно руководствоваться нормативами ГОСТ 21.210-2014, в которых указывается «СПДС.

Изображения на планах условных графических проводок и электрооборудования». В документе установлено УГО на планах прокладки электросетей электрооборудования (светильников, выключателей, розеток, электрощитов, трансформаторов), кабельных линий, шинопроводов, шин.

Применение этих условных обозначений используется для составления чертежей электрического освещения, силового электрооборудования, электроснабжения и других планов. Использование данных обозначений применяется также в принципиальных однолинейных схемах электрощитов.

Условные графические изображения электрооборудования, электротехнических устройств и электроприемников

Контуры всех изображаемых устройств, в зависимости от информационной насыщенности и сложности конфигурации, принимаются согласно ГОСТ 2.302 в масштабе чертежа по фактическим габаритам.

Условные графические обозначения линий проводок и токопроводов

Условные графические изображения шин и шинопроводов

ВАЖНО: Проектное положение шинопровода должно точно совпадать на схеме с местом его крепления.

Условные графические изображения коробок, шкафов, щитов и пультов

Условные графические обозначения выключателей, переключателей

На страницах документации ГОСТ 21.210-2014 для кнопочных выключателей, диммеров (светорегуляторов) отдельно отведенного обозначения не предусмотрено. В некоторых схемах, согласно п. 4.7. нормативного акта используются произвольные обозначения.

Условные графические обозначения штепсельных розеток

Условные графические обозначения светильников и прожекторов

Обновленная версия ГОСТ содержит изображения светильников с лампами люминесцентными и светодиодными.

Условные графические обозначения аппаратов контроля и управления

Заключение

Приведенные графические и буквенные изображения электродеталей и электрических цепей являются не полным списком, поскольку в нормативах содержится много специальных знаков и шифров, которые в быту практически не применяются.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Для чтения электрических схем потребуется учитывать много факторов, прежде всего – страну производителя прибора или электрооборудования, проводки и кабелей. Существует разница в маркировке и условном обозначении на схемах, что может изрядно сбить с толку.

Во-вторых, следует внимательно рассматривать такие участки, как пересечение или отсутствие общей сети для расположенных с накладкой проводов. На зарубежных схемах при отсутствии у шины или кабеля общего питания с пересекающими объектами, рисуется полукруговое продолжение в месте соприкосновения. В отечественных схемах это не используется.

Если схема изображается без соблюдения установленных ГОСТами нормативов, то ее называют эскизом. Но для этой категории также есть определенные требования, согласно которым по приведенному эскизу должно составляться примерное понимание будущей электропроводки или конструкции прибора. Рисунки могут использоваться для составления по ним более точных чертежей и схем, с нужными обозначениями, маркировкой и соблюдением масштабов.

15. Элементы цифровой техники — Условные графические обозначения на электрических схемах — Компоненты — Инструкции

 К элементам цифровой техники относят устройства или части устройств, реализующие функцию или систему функций алгебры логики. Буквенный код элементов цифровой техники — буквы DD.

 Условные графические обозначения элементов цифровой техники строят на основе прямоугольника [17]. В общем виде УГО может содержать основное и одно или два дополнительных поля, расположенных по обе стороны от основного (рис. 15.1). Размер УГО по ширине зависит от наличия дополнительных полей и количества помещаемых в них знаков обозначения функции элемента: по высоте — от числа выводов, интервалов между ними и числа строк информации в основном и дополнительном полях. Согласно стандарту ЕСКД ширина основного поля должна быть не менее 10, дополнительных — не менее 5 мм (при большом числе знаков в метках и обозначении функции элемента эти размеры соответственно увеличивают).Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Расстояние между выводами — 5 мм или кратно этой величине; между выводом и горизонтальной стороной УГО (или границей зоны) — не менее 2,5 мм и кратно этой величине. При разделении групп выводов величина интервала должна быть не менее 10 и кратна 5 мм.

 Выводы элементов цифровой техники делятся на входы, выходы, двунаправленные выводы и выводы, не несущие информации (например, для подключения питания, внешних /?С-цепей и т. п.). Входы изображают слева, выходы — справа, остальные выводы — с любой стороны УГО. При необходимости допускается поворачивать УГО на угол 90° по часовой стрелке, т. е. располагать входы сверху, а выходы — снизу.

 Функциональное назначение элемента цифровой техники указывают в верхней части основного поля УГО. Его составляют из прописных букв латинского алфавита, арабских цифр и специальных знаков, записываемых без пробелов (число знаков в обозначении функции не ограничивается). Обозначения основных функций и их производных приведены в табл. 15.1. В эту таблицу включены также обозначения элементов, не выполняющих функций алгебры логики, но применяемых в логических цепях и условно отнесенных к устройствам цифровой техники: генераторов, формирователей, ключей, наборов элементов и т. п. Для обозначения одновибраторов, кроме указанного в таблице сочетания G1, можно использовать символ в виде прямоугольного импульса положительной полярности; триггеров Шмитта — символ, напоминающий прямоугольную петлю гистерезиса. Знак «*» ставят перед обозначением функции в том случае, если все выводы элемента являются нелогическими (наборы транзисторов, диодов, резисторов и т. д.).

Таблица 15.1  Обозначения основных функций

Логическая функцияКодЛогическая функцияКод
ВычислительCPРегистр: общее обозначениеRG
Вычислительное устройство (центральный процессор)CPU     со сдвигом слева направоRG→
ПроцессорP     со сдвигом справа налевоRG←
Секция процессораPS     с реверсивным сдвигомRG↔
ПамятьMСчетчик двоичныйCT2
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ):ДешифраторDC
     с произвольным доступомRAMШифраторCD
     с последовательным  доступомSAMПреобразовательX/Y
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)ROMСравнение==
ПЗУ с возможностью программирования:МультиплексорMUX
     однократногоPROMДемультиплексорDMX
     многократногоRPROMМультиплексор-селекторMS
УправлениеCOСелекторSL
ПереносCRГенератор: общее обозначениеG
ПрерываниеINRнепрерывной последовательности импульсовGN
ПередачаTF     одиночного импульсаG1
ПриемRC     синусоидального сигналаGSIN
Ввод-вывод последовательн.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет ИнженераIOSТриггер: общее обозначениеT
Ввод-вывод параллельныйIOP     двухступенчатыйTT
АрифметикаA     ШмиттаTN
СуммированиеSM или ΣФормирователь: общее обозначениеFF
ВычитаниеSUB     логического 0L0
УмножениеMPL     логической 1FL1
ДелениеDIVКлючSW
ЛогикаLМодуляторMD
Логическое И& или ИДемодуляторDM
Логическое ИЛИ≥1или 1Нелогические элементы:
Исключающее ИЛИ=1     стабилизатор напряжения*STU
Повторитель1набор: резисторов; диодов; транзисторов; индикаторов*R *D *T *H

 Обозначение функции элемента можно дополнить его технической характеристикой. Например, набор резисторов сопротивлением 100 Ом можно обозначить *R100, оперативную память ёмкостью — RAM16K, оперативную память динамического типа 256 Кбайт — RAMD256 К, оперативную память с последовательным доступом и сохранением информации после отключения питания — SAMS.

 
 Если необходимо указать сложную функцию, используют комбинированное обозначение, составленное из приведенных в таблице более простых. Например, двоичный счетчик с дешифратором обозначают сочетанием CT2DC, управление памятью — сочетанием СОМ, управление записью — COWR, счетчик команд — CTIN и т. п.

 Выводы элементов подразделяют на статические и динамические, которые, в свою очередь, могут быть прямыми и инверсными. Прямые статические выводы изображают линиями электрической связи, присоединяемыми к основному или дополнительному полю УГО без каких-либо знаков (рис. 15.2: а — статический вход, б — статический выход), инверсные — линией с кружком на конце (в, д, ж, к — входы; г, е, и, л — выходы; предпочтительными являются обозначения в, г).Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Отличительным признаком динамического вывода (входа) — косая черточка, стрелка или треугольник. Прямые динамические входы обозначают, как показано на рис. 15.2, м—о; предпочтительные символы — м, н. Обозначения инверсных выводов — на рис. 15.2, п— m (предпочтительные — п, р)- Выводы, не несущие логической информации, выделяют крестиком, который наносят либо в месте присоединения к УГО (у, ф), либо в непосредственной близости от него (х, ц). Предпочтительными являются обозначения у, ф.

 
 Если необходимо указать характер воздействия группы сигналов, указатель можно поместить не в месте присоединения выводов, а на линии, разделяющей основное и дополнительное поля (см. рис. 15.2, ч).

 Назначение выводов показывают метками в дополнительных полях. Как и обозначения функций, их составляют из латинских букв, арабских цифр и специальных знаков. Число знаков в метке также не ограничивается, поэтому ширину дополнительного поля выбирают такой, чтобы в нем уместились все знаки самой длинной метки.  Обозначения основных меток выводов элементов цифровой техники приведены в табл. 15.1.

 Так называемые открытые выводы элементов помечают одним из специальных знаков: ромбиком (рис. 15.3, а) или кружком с четырьмя лучами (рис. 15.3, б). Если необходимо указать, что данный вывод соединен с коллектором транзистора структуры р-п-р, эмиттером транзистора п-р-п, стоком полевого транзистора с p-каналом или истоком транзистора с n-каналом, ромбик снабжают черточкой сверху (в), а кружок — уголком, обращенным к нему раскрывом (г). Если вывод соединён с коллектором n-р-n-транзистора, или с эмиттером p-n-p транзистора, или стоком полевого транзистора с каналом n-типа, или истоком полевого транзистора с каналом p-типа черточку у ромбика помещают снизу (д), а вершину уголка направляют в сторону кружка (е). Если в основном поле УГО логического элемента присутствует комбинация &◊ (1◊), это означает монтажное «И» («ИЛИ»). Вывод с так называемым третьим состоянием или состоянием высокого импеданса (Z-состоянием) обозначают ромбиком с черточкой внутри (ж) или латинской буквой Z(и).Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера

 
 Метки сложных функций выводов составляют из простых. Например, чтобы указать функцию записи WR в память М, используют сочетание WRM, разрешение Е записи — EWR, разрешение считывания RD — ERD, строб С записи — CWR, чтение из памяти — RWM, выбор SE данных D — SED и т. д. В качестве меток выводов можно использовать и обозначения функций (а также их комбинации) из табл. 15.1.

 Для нумерации разрядов в группах выводов к обозначениям метки добавляют цифры, соответствующие их номерам Например, информационный вход нулевого разряда обозначают D0, первого — D1 и т. п. Если при этом весовые коэффициенты разрядов определены однозначно, то вместо номера разряда можно указать его весовой коэффициент из ряда Рп, где Р — основание системы счисления, а п — номер разряда. Для двоичной системы счисления такой ряд весов имеет вид 20, 21 , 22, 23 или 1, 2, 4, 8 и т. д. Поэтому нулевой разряд можно обозначить D1 или просто 1, первый — D2 или 2, второй — D4 или 4, третий — D8 или 8 и т. д. Для уменьшения числа знаков в метке допускается вместо весового коэффициента указывать степень его основания. Чтобы отличить последнюю от цифр, обозначающих номер или весовой коэффициент, перед ней ставят стрелку, направленную вверх. Например, информационный вход с весовым коэффициентом 128 (27) можно обозначить D↑7 или ↑7.

 
 Выводы элементов могут быть логически равнозначными, т. е. взаимозаменяемыми без изменения функции элемента, и неравнозначными. Если все выводы равнозначны и их функции однозначно определяются функцией элемента, УГО изображают без дополнительных полей, а выводы — на одинаковом расстоянии один от другого. Для примера на рис 15.4, а показано УГО одного из таких элементов — элемента «2И-НЕ».

 
 Логически равнозначные выводы можно графически объединить в группу, присвоив каждой из них метку, условно обозначающую либо взаимосвязь выводов в группе, либо их функциональное назначение, либо и то и другое.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Помещают такую метку обычно на уровне первого сверху вывода группы. Например, знак & у верхнего вывода фрагмента УГО, показанного на рис. 15.4, б, означает, что все три вывода элемента объединены логической функцией «И»; буква R (рис. 15.4, в) говорит о том, что каждый из выводов служит для установки элемента в состояние «0»; метка &R (рис. 15.4, г) — о том, что выводы объединены логикой «И» и предназначены для установки в это же состояние.

 
 Если несколько соседних меток содержат часть, отражающую одну и ту же функцию (например, функцию X в метках выводов на рис. 15.4, д), то эту часть можно вынести в так называемую групповую метку. Располагают её над группой меток, к которым она относится (рис. 15.4, ё). Группы меток и выводов обособляют либо увеличенным (но кратным 5 мм) интервалом (рис. 15.4, ж), либо заключением в дополнительные поле или зону.

 
 Из  нескольких  групповых меток, содержащих общую часть (рис. 15.4, ж), может быть выделена метка более высокого порядка, которую помешают над группами и отделяют интервалом (рис. 15,4, и). Группы выводов, относящиеся к такой метке, обязательно помещают в зону.

 
 Двунаправленные выводы (они выполняют роли как приемников, так и источников информации) обозначают меткой в виде двунаправленной стрелки или знака « > » (рис. 15.4, к, л.). При этом метки входных функций располагают над этим знаком, а выходных — под ним.

 
 В случае если вывод элемента имеет несколько функциональных назначений и (или) взаимосвязей, их обозначают соответствующими метками, помещаемыми одна под другой (рис. 15,4, м). При необходимости напротив каждой метки (на внешней стороне дополнительного поля) наносят указатели, определяющие условие выполнения функций, обозначенных метками. Для примера на рис. 15.4, н изображен фрагмент УГО элемента с выводом, на котором сигнал с уровнем «1» выполняет функцию СА1, с уровнем «0» — функцию CA2, а при переходе с уровня «0» на уровень «1» и наоборот — соответственно функции САЗ и СА4.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера

 Примеры условных графических обозначений некоторых элементов цифровой техники приведены на рис. 15.5.
Под позиционным обозначением DD\ здесь представлен двухвходовый логический элемент «И-НЕ». Знак в виде ромбика с черточкой внизу означает, что элемент имеет открытый коллекторный выход структуры п-р-п.

  Элемент DD2 — трехвходовый «ИЛИ-НЕ», DD3 — двухвходовый элемент «исключающее ИЛИ», DD4 — элемент «2ИЛИ-И-НЕ».

 
 Позиционное обозначение DD5 на рис. 15.5 принадлежит одновибратору. У данного одновибратора два (прямой и инверсный) динамических (косая черта на границе основного и дополнительного полей) входа запуска, объединенных по «И» (знак &), вход «Сброс» (R) и два выхода (прямой и инверсный). Частотозадающие RC-элементы подключают к выводам С и RC, помеченным крестиками.

 
 Условные графические обозначения триггеров DD6, DD1 представлены на рис. 15.5. Триггер DD6 является RS-триггером со статическими инверсными входами R (установка в нулевое состояние) и S (в единичное) и двумя выходами: прямым и инверсным. Второе УГО символизирует D-триггер с установкой по инверсным входам R и S, с динамическим входом С, реагирующим на изменение сигнала с уровня логического «0» на уровень логической «1», и такими же, что и у предыдущего триггера, выходами.

 
 Под позиционным обозначением DD8 изображено УГО двоично-десятичного реверсивного счетчика. Прямые динамические входы +1 и -1 предназначены для подачи тактовых импульсов соответственно при прямом и обратном счете, прямой статический вход R служит для установки счетчика в состояние «0», инверсный вход С — для предварительной записи информации, поступающей на входы в коде 1-2-4-8. В таком же коде снимается информация и с выходов счетчика. Сигнал на выводе CR появляется при прямом счете одновременно с переходом счетчика в состояние 0 (после 9), на выводе BR — при обратном счете (после 1). Напряжение питания подают на выводы 0V и +5V Номера, указанные над линиями выводов счетчика, соответствуют номерам выводов микросхемы К155ИЕ6 (тип микросхемы обычно указывают рядом с позиционным обозначением, как в данном примере).Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера

 
 Элемент DD9 — дешифратор состояний счетчика, преобразующий сигналы в двоичном коде 1-2-4-8 в сигналы управления семисегментным индикатором (метки — латинские строчные буквы а—g — соответствуют общепринятым обозначениям сегментов, метка h соответствует разделители разрядов). Вход S предназначен для гашения индицируемого знака.

  Условное графическое обозначение DD10 на рис.15.5 обозначает четырехразрядный регистр сдвига типа К155ИР1, позволяющий записывать последовательную и параллельную информацию, сдвигать и считывать ее в том же виде. Для сдвига вправо: V1 — вход последовательного кода, С1 — тактовые импульсы. При этом V2 и D1—D4 должны быть равны «0». Для записи параллельного кода: V2 = 1, С2 = 0, а V1 и C1 — любые значения.

 
 К числу выводов, не несущих логическую информацию, относят выводы питания, выводы электродов транзисторов (например, в наборах транзисторов), выводы для подключения внешних частотозадающих элементов (резисторов, конденсаторов, кварцевых резонаторов и т. п.).

 
 Вывод питания в общем случае обозначают латинской буквой U. Если питающих напряжений несколько, их условно нумеруют и указывают каждое у своего вывода. Вместо буквы можно указать номинальное значение напряжения и его полярность (см. рис. 15,5, DD8). Общий вывод помечают нулевым напряжением 0V.

 
 Выводы коллектора, эмиттера и базы обозначают соответственно латинскими буквами К, Е и В, причем, если это эмиттер структуры р-п-р, справа от буквы Е изображают знак « > » (или стрелку, направленную вправо), а если структуры п-р-п — знак « < » (или стрелку влево).

 
 Вывод для подключения резистора помечают буквой R, конденсатора — С, катушки — L, кварцевого резонатора — буквами BQ.

 Существуют некоторые специфические приемы, используемые при вычерчивании схем устройств цифровой техники. Например, если устройство содержит несколько одинаковых элементов с большим числом выводов одного и того же функционального назначения, можно один из элементов начертить полностью, а остальные изобразить упрощенно, с меньшим числом выводов.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера В зоне сокращаемой группы выводов указывают одну под другой метки первого и последнего из них, а линии электрической связи объединяют в одну групповую.

 
 Цифровые интегральные микросхемы нередко содержат по несколько одинаковых логических или иных элементов. УГО таких элементов можно изображать как совмещенным, так и разнесенным способом. В последнем случае их изображают в соответствующих местах схемы (поворачивая при необходимости на 90°), а принадлежность к той или иной микросхеме указывают, как обычно, в позиционном обозначении.

 
 Элементы, изображаемые в одной колонке, допускается разделять линиями электрической связи. Контурные линии УГО в этом случае вычерчивают не полностью. Расстояние между концами контурных линий УГО и линиями электрической связи должно быть не менее 1 мм.

Соединения, клеммы, разъемы.


Трафарет Visio Соединения, клеммы, разъемы.

Символы условных обозначений электрических соединений.

Условные обозначения соединения, представлены тремя отдельными фигурами: соединение неразборное, соединение разборное и соединение клеммное:

Соединение неразборное.

Соединение разборное.

Соединение клеммное.

Текстовый блок символа соединения, пожно переместить в одно из 8 фиксированных положений. При этом выравнивание текста происходит автоматически.

Примеры расположения текста относительно обозначения соединения.

 Ввод текста производится в таблице данные фигуры или непосредственно, в выделенную фигуру. В контекстном меню фигуры имеется команда для поворота текста вертикально или горизонтально.

 Посмотреть на видео:

Условные обозначения Перемычки контактные.

Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера

Переключение типа контактного соединения перемычки, производится в таблице данных фигуры.

Перемычка контактная, соединение неразборное — неразборное.

Перемычка контактная, соединение разборное — разборное.

Перемычка контактная, соединение разборное — неразборное.

 Используя маркеры изменения размера и маркер управления, можно изменить конфигурацию условного обозначения перемычки:

Различные конфигурации условного обозначения контактной перемычки.

Изменение условного обозначения перемычки контактной — видео:

Условные обозначения колодки зажимов и разъемных контактных соединений.

1. Фигура условного обозначения колодки зажимов

Фигура колодки зажимов позволяет получить условные обозначения колодок с числом зажимов от 1 до 12, а так же показать символ вида контактных соединений: с разборными контактами, с неразборными контактами или с разборными и неразборными контактами.
 Изменить число зажимов и вид контактных соединений можно в таблице данных фигуры.

 Например:

Колодка на 4 зажима.

Колодка 6 зажимов с разборными контактами.

Колодка 8 зажимов с неразборными контактами.

Колодка с разборными и неразборными контактами.

 Если требуется начертить колодку с числом зажимов более 12, необходимо воспользоваться фигурой колодка зажимов дополнительных. В отличии от предыдущей фигуры она не имеет текстовых полей и символа вида контактных соединений. Число зажимов можно изменить от 1 до 12.

2. Фигура условного обозначения соединения контактного разъемного однопроводного.

Соединение контактное разъемное однопроводное, гнездо.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера

Соединение контактное разъемное однопроводное, штырь.

3. Соединение контактное разъемное 2-12 проводное.

 Условное обозначение соединения контактного разъемного многопроводного, представлено тремя типами фигур, позволяющими получить обозначения соединений типа: штырь, гнездо и разъем.

Число подключаемых проводов к условному обозначению можно изменить в таблице данных фигуры, повернуть в контекстном меню фигуры.
 Примеры:

Соединение контактное разъемное двенадцатипроводное.

Соединение контактное разъемное двенадцатипроводное, типа гнездо.

Соединение контактное разъемное трехпроводное, типа гнездо.

Соединение контактное разъемное шестипроводное, типа гнездо.

Соединение контактное разъемное четырехпроводное, типа штырь.

 Если требуется начертить соединение контактное разъемное с числом подключаемых проводов более 12, необходимо воспользоваться соответствующей дополнительной фигурой. В отличии от предыдущей фигуры она не имеет текстовых полей. Число подключаемых проводов можно изменить от1 до 12.

Пример изменения условных обозначений колодки зажимов и соединений контактных разъемных, видео:

Символы прочих соединений разъемных, разъемов и перемычкек.

Разъем:

Разъем, фиксированная и подвижная части.

Разъем, фиксированная часть.

Разъем, подвижная часть.

Соединение разъемное с защитным контактом:

Соединение разъемное с защитным контактом (гнездо).

Соединение разъемное с защитным контактом (штырь).

Соединение разъемное коаксиальное:

Разъем коаксиальный (гнездо).Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера

Разъем коаксиальный (штырь).

Соединительное звено:

Соединительное звено, положение разомкнуто.

Соединительное звено, положение замкнуто.

Перемычки коммутационные:

Перемычка коммутационная: с выведенным гнездом.

Перемычка коммутационная: с выведенным штырем.

Перемычка коммутационная.

 Используя маркеры изменения размера и маркер управления, можно изменить конфигурацию условного обозначения перемычек:

Примеры конфигурации перемычек коммутационных.

Поворот всех условных обозначений, в контекстном меню фигуры.


Обозначение розеток и выключателей на строительных чертежах и электрических схемах.

Любое строительный процесс или монтаж электрических цепей зданий и сооружений начинается с проекта. Для удобства ориентации в многочисленных типах монтируемого оборудования, а также для исключения монтажных ошибок, существуют условные обозначения. Не обязательно их все запоминать. Достаточно знать нормативные документы, в которые можно заглянуть при возникновении трудной ситуации. Рассмотрим, как выяснить, где на чертеже розетки и выключатели.

Регламентирующие документы

Главным строительным или монтажным документом является проект. СНиПы и ГОСТы — более глобальные документы, распространяющие свой регламент в масштабах государства или отрасли. Проект — это более узкий, в этом плане, документ. Он распространяет свой регламент на конкретный объект.

Проект должен быть универсальным в плане понимания условных обозначений всеми категориями специалистов, осуществляющих монтаж. Для этого и разработаны государственные и отраслевые нормативные документы, регламентирующие вид условных обозначений всех категорий монтируемого оборудования и его элементов (СНиПы и ГОСТы).

Электрооборудование также имеет условные обозначения.

Существует две основных разновидности обозначений электрооборудования:

  • Условное обозначение электрооборудования (в частности, розеток и выключателей) на строительных чертежах.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера
  • Условное обозначение электрооборудования на электрических схемах.

Такие обозначения имеют существенную разницу. Поэтому их следует рассмотреть по отдельности. Но прежде необходимо разобраться в нормативных документах, которые устанавливают правила в соответствии графических обозначений тому или иному электрическому оборудованию.

В настоящее время на территории России действует следующий стандарт:

ГОСТ 21.614–88 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах» из раздела «Система проектной документации для строительства».

Этот государственный стандарт введён в действие ещё в 1988 году.

Условные графические обозначения электрооборудования

Только этот документ регламентирует графические обозначения электрооборудования на планах, схемах и чертежах. В частности, изображения бытовых и промышленных выключателей, розеток.

Другое электротехническое оборудование (их условные графические обозначения) стандартизированы другим документом:

ГОСТ 2.721–74 «Обозначения условные графические в схемах».

Электрические схемы силовых и оперативных цепей электрооборудования составлены с использованием графических обозначений, указанных в этом ГОСТе.

Условные обозначения электрооборудования

Обозначение розеток

Существуют розетки различных типов и назначения. Их исполнение зависит от класса напряжения, степени защищённости, наличия заземляющих контактов, способа монтажа и прочее. Рассмотрим поэтапно графические условные обозначения для каждого типа розеток.

На строительных планах, схемах, чертежах условное графическое обозначение розеток для скрытой проводки выполняется следующим образом:

Общее условное графическое изображение розеток

Графическое условное обозначение для розеток открытой проводки выполнено следующим образом:

Общее условное графическое изображение розеток

Условные графические обозначения розеток влагозащищенного исполнения на схемах и строительных чертежах выполняются следующим образом:

Общее условное графическое изображение розеток

В кодировке IP, изображённой на электрооборудовании, зашифрован показатель степени защиты корпуса оборудования от механических повреждений токоведущих частей и попадания на них влаги.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера IP — заглавные буквы выражения Ingress Protection Rating (англ. — степень защиты от проникновения). Классификация электрооборудования, согласно этого показателя, соответствует международным стандартам IEC 60529, DIN 40050, а также ГОСТ-14254.

Кодировка степени защиты составляется таким образом:

IP X1X2 AM где:

Х1 — цифра, характерезующая степень защиты токоведущих частей оборудования от попадания твёрдых частиц;

X2 — цыфра, характерезующая степень защиты токоведущих частей оборудования от попадания влаги;

АМ — буквы, характеризующие степень защиты оборудования от проникновения людей к токоведущим частям. Первая буква может быть А, И, С, D. Каждая из них имеет свои характеристики. Вторая буква несёт дополнительную информацию, например, о классе рабочего напряжения, об испытаниях оборудования и другое. Эта буква может быть Н, М, S, W.

Для удобства ориентации в кодировке степени защиты приведена справочная таблица.

Характеристики электрооборудования, согласно кодировке IP.

Справочная таблица

Графические обозначения выключателей

Выключатели, как и розетки, классифицируются по своему исполнению. Которое, в свою очередь, зависит от класса рабочего напряжения выключателя, способа установки, степени защиты и другого.

Основные типы выключателей и их условные графические обозначения на строительных планах, чертежах и схемах приведены ниже.

Обозначение основных типов выключателей

Наглядный пример:

Условные обозначения выключателей

Международная классификация IP распространяется на выключатели аналогично розеткам.

Отдельного внимания заслуживает комбинированное электрооборудование. Для рассматриваемого оборудования — это совмещённый блок из розетки и выключателя. Он также имеет своё условное графическое обозначение.

Совмещенное электрооборудование

Условные символы на электрических схемах

С электрическими схемами проще.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Классификация выключателей и розеток по их исполнению в этом случае не особо учитывается. Рассматриваемое электрооборудование имеет такие условные графические обозначения.

Обозначения электрооборудования

Для обозначения защитных автоматических выключателей на электрических схемах приняты такие условные обозначения.

Условное графическое обозначение

Трёхполюсные и четырёхполюсные автоматические выключатели имеют такое обозначение.

Условное обозначение

А также, в качестве примера, ниже приведена электрическая схема электроснабжения помещения или постройки. На схеме обозначен вводной трёхполюсный автоматический выключатель 380 В, от которого фазные провода отходят на группу из двенадцати однополюсных автоматических выключателей. Эти выключатели формируют разветвлённую и защищённую электрическую цепь 220 В.

Условные обозначения выключателей (автоматических) на электрической схеме

Современное электрооборудование обновляется новыми разработками с внушительной скоростью. Учитывая это, возникает ситуация, в которой разработка новых условных обозначений и утверждение современных государственных стандартов — отстающий процесс. Поэтому не страшно, если для специфического электрооборудования нет графического условного обозначения. Для его обозначения выбирается максимально приближенное по смыслу. А в разделе условных обозначений проекта вносится уточнение по этому поводу.

Дмитрий. 29 лет. Образование — инженер-механик. Работаю в горнодобывающей промышленности.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

DAF обозначения элементов в электрических схемах автомобиля

Условные обозначения электрических схем не представляют собой ничего сложного.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Чтобы понять их, необходимо иметь минимальное представление о действии электрического тока.

Как известно, ток – это упорядоченное движение заряженных частиц по проводникам электрического тока. В роли проводников выступают разноцветные провода, которые обозначаются в схеме в виде прямых линий. Цвет линий должен в обязательном порядке соответствовать цвету проводов в действительности. Именно это и помогает разобраться водителю с толстыми жгутами проводов и не запутаться.

Различные контактные соединения обозначаются при помощи специальных цифр, которые есть как на схеме, так и в местах соединения. Как правило, такими цифрами в обязательном порядке обладают реле, имеющие множество контактных выводов. Элементы электрической цепи на схеме подписываются при помощи цифр. Внизу схемы или в виде отдельной таблицы отображается специальная расшифровка этих чисел, которая отображает название элемента цепи.

Обозначения элементов в электрических схемах автомобиля DAF

1. Switch, manually operated -Выключатель, вручную управляемый

2. Switch, manually operated (multi-position)-Выключатель, вручную управляемый (мультиположение)

3. Switch, manually operated (spring-loaded)-Выключатель, вручную управляемый (пружинный)

4. Switch, pressure-controlled (pneumatic or hydraulic)-Выключатель, управляемый давлением (пневматический или гидравлический)5. Switch, float position-Выключатель, поплавковый

6. Switch, liquid flow-Выключатель, жидкий поток

7. Pressure switch-Датчик давления

8. Switch, temperature-dependent-Выключатель, температурный косвенного нагрева

9. Resistor-Резистор

10. Fus-Плавкий предохранитель

11. Diode-Диод

12. Zener diode-Диод Zener

13. Contact socket (for example, for trailer connection) контактная вилка-розетка,например полуприцепа

14. Heating element-Нагревательный элемент

15. Relay-Реле

16.Обозначения электро: Страница не найдена – Совет Инженера Electropneumatic valve-Электропневматический клапан

17. Resistor, voltage-dependent-Резистор,  напряжения

18. Resistor, temperature-dependent-Резистор, температурный ,терморезистор

19. Resistor, fluid level-dependent

20. Microprocessor-Микропроцессор

21. LED-СВЕТОДИОД

пример-электрическая схема  (DAF)

DAF XF 105 электрическая схема управлением двигателя ECU DMCI

остальной материал по ремонту DAF

Для записи на ремонт или ответ на интересующие вопросы обращайтесь по телефону:

МЫ РАБОТАЕМ ПО ВСЕЙ РОССИИ, УСЛУГИ ТРАНСПОРТНОЙ КОМПАНИИ НЕ ТАКИЕ ДОРОГИЕ

Обозначение лампочки на электрической схеме и чертежах

Каждый профессионал должен владеть определенным языком, соответствующим его профессии. В электрике таким языком является графический язык электрических/электронных схем. На этом языке удобнее всего описывать (вернее, отрисовывать) объекты, с которыми электрик работает. Причем как в случае построения каких-то новых сооружений, проведения проводки или целой системы питания или освещения, изготовления электроприборов, так и в случае устранения аварий, улучшения схем или просто подключения новых объектов к уже имеющимся системам.

Электрик должен уметь, например, при беглом взгляде на возникшую где-то проблему увидеть профессиональным оком возможные причины неисправности и свои гипотезы быстро набросать в виде схемы на любом клочке бумаги. И уже тогда решать задачу или объяснять кому-то варианты возможного решения.

Язык схем – это в какой-то мере язык специфических иероглифов, и их знание – просто разновидность грамотности. Во многом обозначения делаются логически понятными, так как часто происходят от рисунков соответствующих обозначаемых объектов или их деталей.

Два вида обозначений на электрических схемах

Графические обозначения должны быть интуитивно понятны с первого взгляда. Но есть множество свойств, которые простым рисуночком передать сложно. Поэтому на всех схемах, где требуется конкретика – а это все схемы, рассчитанные на практическое применение, – условные графические обозначения дополняются буквенными или цифровыми надписями.

То есть, обозначения на схемах можно отнести к:

  1. Графическим.
  2. Знаковым – буквенным или цифровым.

Также стоит выделить обозначения, сводимые в различные таблицы, спецификации, пояснительные тексты, обычно прилагаемые к схемам. Самым главным свойством таких обозначений должна быть однозначность идентификации каждого объекта, отраженного на схеме. Это касается как типа изображенного объекта, например, выключатель, лампочка, стабилизатор, так и конкретного номера на схеме или его электрических, монтажных, физических и других свойств.

При вычерчивании схем сейчас обычно используются компьютерные программы, которые автоматически дают красивую, понятную и удобно размещенную картинку, тем не менее так же, как мы все умеем писать карандашом или ручкой, должны суметь нарисовать и схему – хотя бы в общем виде и в черновом варианте.

И это несмотря на то, что существует множество программ, написанных для формирования и вычерчивания схем.

Графические условные обозначения электрических объектов являются общепринятыми и могут использоваться в схемах, планах и чертежах разного вида: принципиальных схемах, монтажных планах, планах проводки, разводки, и т. д. Эти обозначения, как и разновидности любой графической документации, регламентируются стандартами. Последним из таких стандартов можно назвать ГОСТ МЭК 60617-DB-12M-2015 «Графические символы для схем».

Из всего разнообразия схем, где изображаются электрические элементы, нас интересуют, прежде всего, схемы и условные обозначения на них, касающиеся освещения и осветительных систем. При серьезном профессиональном подходе система освещения строящегося объекта является частью общего проекта, а после окончания строительства и с начала пользования объектом все электрические схемы должны храниться в надежном месте весь период эксплуатации здания. Хотя на практике часто бывает иначе.

Кратко рассмотрим на примере виды графических документов, касающихся электрической части проекта.

План здания (квартиры)

Очень условно, даже схематично на плане изображено расположение комнат, положение проемов и размеры.

План квартиры

Схема осветительной сети

На этой схеме важно как, в каких точках освещать помещение заданной конфигурации.

Схема осветительной сети

Разумеется, подводка энергии к светильникам тоже играет роль при этом, поэтому вполне уместно здесь ее и изобразить. Это несложно сделать в соответствии с разработанными стандартами: ГОСТ 21.608 и ГОСТ 21.614.

Розеточная сеть помещения

Схема размещения розеток органически дополняет схему освещения.

Схема размещения розеток

Как видим, схемы несложные, вполне по силам их вычертить даже в домашних условиях при производстве каких-то работ по созданию и модернизации бытовой электрической сети. Важно уметь в таких схемах ориентироваться.

Схема сети питания

Схема питания дает больше технических сведений, поэтому в ней много буквенно-цифровых обозначений и количественных данных. А данные пространственного расположения уже приведены в трех предыдущих, поэтому на схеме питания сведения заключены в виде схематической однолинейной таблицы.

Схема сети питания

Условные обозначения, которые встретились здесь, на примере этих схем, можно считать чаще всего встречающимися. Их все обычно и знают. Полный же перечень графических обозначений дают ГОСТы, приведенные выше.

Здесь мы тоже их перечислим, их не так много, важно их рассмотреть и понять логику изображения в них различных свойств и деталей.

Графические обозначения на схемах

Так как нас интересуют больше осветительные устройства, лампы и прочие светильники в этом перечне вынесены вперед. Остальное оборудование приведем, но следом за ними.

Буквенные обозначения в электрических схемах

Буквенные обозначения – это аббревиатуры, которые по смыслу тоже легко расшифровываются и запоминаются. Все делается в соответствии с ГОСТ 7624-54, можно привести их и здесь.

Буквенные обозначения электронных элементов схем тоже всем известны. Они часто обозначаются латинскими буквами, как сокращение от соответствующих им названий физических величин. Например, R – resistance, электрическое сопротивление.

Ну вот и все, что может понадобиться, чтобы нарисовать или, наоборот, понять схемы электрического питания помещений.

Обозначение радиоэлементов на схемах | Практическая электроника

В этой статье мы рассмотрим обозначение радиоэлементов на схемах.

С чего начать чтение схем?

Для того, чтобы научиться читать схемы, первым делом, мы должны изучить как выглядит тот или иной радиоэлемент в схеме. В принципе ничего сложного в этом нет. Вся соль в том, что если в русской азбуке 33 буквы, то для того, чтобы выучить обозначения радиоэлементов, придется неплохо постараться.

До сих пор весь мир не может договориться, как обозначать тот или иной радиоэлемент либо устройство. Поэтому, имейте это ввиду, когда будете собирать буржуйские схемы. В нашей статье мы будем рассматривать наш российский ГОСТ-вариант обозначения радиоэлементов

Изучаем простую схему

Ладно, ближе к делу. Давайте рассмотрим простую электрическую схему блока питания, которая раньше мелькала в любом советском бумажном издании:

Если вы не первый день держите паяльник в руках, то для вас с первого взгляда сразу все станет понятно. Но среди моих читателей есть и те, кто впервые сталкивается с подобными чертежами. Поэтому, эта статья в основном именно для них.

Ну что же, давайте ее анализировать.

В основном, все схемы читаются слева-направо, точно также, как вы читаете книгу. Всякую разную схему можно представить в виде отдельного блока, на который мы что-то подаем и с которого мы что-то снимаем. Здесь у нас схема блока питания, на который мы подаем 220 Вольт из розетки вашего дома, а выходит уже с нашего блока постоянное напряжение. То есть вы должны понимать, какую основную функцию выполняет ваша схема. Это можно прочесть в описании к ней.

Как соединяются радиоэлементы в схеме

Итак, вроде бы определились с задачей этой схемы. Прямые линии – это провода, либо печатные проводники, по которым будет бежать электрический ток. Их задача – соединять радиоэлементы.

Точка, где  соединяются три и более проводников, называется узлом. Можно сказать, в этом месте проводки спаиваются:

Если пристально вглядеться в схему, то можно заметить пересечение двух проводников

Такое пересечение будет часто мелькать в схемах. Запомните раз и навсегда: в этом месте провода не соединяются и они должны быть изолированы друг от друга. В современных схемах чаще всего можно увидеть вот такой вариант, который уже визуально показывает, что соединения между ними отсутствует:

Здесь как бы один проводок сверху огибает другой, и они никак не контактируют между собой.

Если бы между ними было соединение, то мы бы увидели вот такую картину:

Буквенное обозначение радиоэлементов в схеме

Давайте еще раз рассмотрим нашу схему.

Как вы видите, схема состоит из каких-то непонятных значков. Давайте разберем один из них. Пусть это будет значок R2.

Итак, давайте первым делом разберемся с надписями. R  – это значит резистор. Так как у нас он не единственный в схеме, то разработчик этой схемы дал ему порядковый номер “2”. В схеме их целых 7 штук.  Радиоэлементы в основном нумеруются слева-направо и сверху-вниз. Прямоугольник с чертой внутри уже явно показывает, что это постоянный резистор с мощностью рассеивания  в 0,25 Ватт. Также рядом с ним написано 10К, что означает его номинал в 10 Килоом. Ну как-то вот так…

Как же обозначаются остальные радиоэлементы?

Для обозначения радиоэлементов используются однобуквенные и многобуквенные коды. Однобуквенные коды  – это группа, к которой принадлежит тот или иной элемент. Вот основные группы радиоэлементов:

А – это различные устройства (например, усилители)

В – преобразователи неэлектрических величин в электрические и наоборот. Сюда могут относиться различные микрофоны, пьезоэлементы, динамики и тд. Генераторы и источники питания сюда не относятся.

С – конденсаторы

D – схемы интегральные и различные модули

E – разные элементы, которые не попадают ни в одну группу

F – разрядники, предохранители, защитные устройства

G – генераторы, источники питания, кварцевые генераторы

H – устройства индикации и сигнальные устройства, например, приборы звуковой и световой индикации

K – реле и пускатели

L – катушки индуктивности и дроссели

M – двигатели

Р – приборы и измерительное оборудование

Q – выключатели и разъединители в силовых цепях. То есть в цепях, где “гуляет” большое напряжение и большая сила тока

R – резисторы

S – коммутационные устройства в цепях управления, сигнализации и в цепях измерения

T – трансформаторы и автотрансформаторы

U – преобразователи электрических величин в электрические, устройства связи

V  – полупроводниковые приборы

W – линии и элементы сверхвысокой частоты, антенны

X – контактные соединения

Y – механические устройства с электромагнитным приводом

Z – оконечные устройства, фильтры, ограничители

Для уточнения элемента после однобуквенного кода идет вторая буква, которая уже обозначает вид элемента. Ниже приведены основные виды элементов вместе с буквой группы:

BD – детектор ионизирующих излучений

BE – сельсин-приемник

BL – фотоэлемент

BQ – пьезоэлемент

BR – датчик частоты вращения

BS – звукосниматель

BV – датчик скорости

BA – громкоговоритель

BB – магнитострикционный элемент

BK – тепловой датчик

BM – микрофон

BP – датчик давления

BC – сельсин датчик

DA – схема интегральная аналоговая

DD – схема интегральная цифровая, логический элемент

DS – устройство хранения информации

DT – устройство задержки

EL – лампа осветительная

EK – нагревательный элемент

FA – элемент защиты по току мгновенного действия

FP – элемент защиты по току инерционнго действия

FU – плавкий предохранитель

FV – элемент защиты по напряжению

GB – батарея

HG – символьный индикатор

HL – прибор световой сигнализации

HA – прибор звуковой сигнализации

KV – реле напряжения

KA – реле токовое

KK – реле электротепловое

KM – магнитный пускатель

KT – реле времени

PC – счетчик импульсов

PF – частотомер

PI – счетчик активной энергии

PR – омметр

PS – регистрирующий прибор

PV – вольтметр

PW – ваттметр

PA – амперметр

PK – счетчик реактивной энергии

PT – часы

QF – выключатель автоматический

QS – разъединитель

RK – терморезистор

RP – потенциометр

RS – шунт измерительный

RU – варистор

SA – выключатель или переключатель

SB – выключатель кнопочный

SF – выключатель автоматический

SK – выключатели, срабатывающие от температуры

SL – выключатели, срабатывающие от уровня

SP – выключатели, срабатывающие от давления

SQ – выключатели, срабатывающие от положения

SR – выключатели, срабатывающие от частоты вращения

TV – трансформатор напряжения

TA – трансформатор тока

UB – модулятор

UI – дискриминатор

UR – демодулятор

UZ – преобразователь частотный, инвертор, генератор частоты, выпрямитель

VD – диод, стабилитрон

VL – прибор электровакуумный

VS – тиристор

VT – транзистор

WA – антенна

WT – фазовращатель

WU – аттенюатор

XA – токосъемник, скользящий контакт

XP – штырь

XS – гнездо

XT – разборное соединение

XW – высокочастотный соединитель

YA – электромагнит

YB – тормоз с электромагнитным приводом

YC – муфта с электромагнитным приводом

YH – электромагнитная плита

ZQ – кварцевый фильтр

Графическое обозначение радиоэлементов в схеме

Постараюсь привести самые ходовые обозначения элементов, используемые в схемах:

Резисторы и их виды

а) общее обозначение

б) мощностью рассеяния 0,125 Вт

в) мощностью рассеяния 0,25 Вт

г) мощностью рассеяния 0,5 Вт

д) мощностью рассеяния 1 Вт

е) мощностью рассеяния 2 Вт

ж) мощностью рассеяния 5 Вт

з) мощностью рассеяния 10 Вт

и) мощностью рассеяния 50 Вт

Резисторы переменные

Терморезисторы

Тензорезисторы

Варисторы

Шунт

Конденсаторы

a) общее обозначение конденсатора

б) вариконд

в) полярный конденсатор

г) подстроечный конденсатор

д) переменный конденсатор

Акустика

a) головной телефон

б) громкоговоритель (динамик)

в) общее обозначение микрофона

г) электретный микрофон

Диоды

а) диодный мост

б) общее обозначение диода

в) стабилитрон

г) двусторонний стабилитрон

д) двунаправленный диод

е) диод Шоттки

ж) туннельный диод

з) обращенный диод

и) варикап

к) светодиод

л) фотодиод

м) излучающий диод в оптроне

н) принимающий излучение диод в оптроне

Измерители электрических величин

а) амперметр

б) вольтметр

в) вольтамперметр

г) омметр

д) частотомер

е) ваттметр

ж) фарадометр

з) осциллограф

Катушки индуктивности

а) катушка индуктивности без сердечника

б) катушка индуктивности с сердечником

в) подстроечная катушка индуктивности

Трансформаторы

а) общее обозначение трансформатора

б) трансформатор с выводом из обмотки

в) трансформатор тока

г) трансформатор с двумя вторичными обмотками (может быть и больше)

д) трехфазный трансформатор

Устройства коммутации

а) замыкающий

б) размыкающий

в) размыкающий с возвратом (кнопка)

г) замыкающий с возвратом (кнопка)

д) переключающий

е) геркон

Электромагнитное реле с разными группами контактов

Предохранители

а) общее обозначение

б) выделена сторона, которая остается под напряжением при перегорании предохранителя

в) инерционный

г) быстродействующий

д) термическая катушка

е) выключатель-разъединитель с плавким предохранителем

[quads id=1]

Тиристоры

Биполярный транзистор

Однопереходный транзистор

Полевой транзистор с управляющим PN-переходом

Моп-транзисторы

IGBT-транзисторы

Фото-радиоэлементы

Фоторезистор

Фотодиод

Фотоэлемент (солнечная панель)

Фототиристор

Фототранзистор

Оптоэлектронные приборы

Диодная оптопара

Резисторная оптопара

Транзисторная оптопара

Тиристорная оптопара

Симисторная оптопара

Кварцевый резонатор

Датчик Холла

Микросхема

Операционный усилитель (ОУ)

Семисегментый индикатор

Различные лампы

а) лампа накаливания

б) неоновая лампа

в) люминесцентная лампа

Соединение с корпусом (массой)

Земля

Если Вам проще по видео понять, вот можете посмотреть:

Обозначение электрохимической ячейки

| Введение в химию

Цель обучения
  • Создание соответствующей записи электрохимической ячейки для данной электрохимической реакции

Ключевые моменты
    • Анод и катод ячейки (полуэлементы) разделены двумя полосами или косыми чертами, которые представляют собой солевой мостик.
    • Анод расположен слева, а катод — справа.
    • Отдельные твердые, жидкие или водные фазы в каждой полуячейке написаны разделенными одной полосой.
    • Концентрации растворенных веществ могут быть указаны в скобках после обозначения фазы (s, l, g или aq).

Условия
  • электрод Клемма, через которую электрический ток проходит между металлическими и неметаллическими частями электрической цепи. При электролизе электроды помещают в раствор отдельно.
  • полуэлемент Любая из двух частей электрохимической ячейки, содержащая электрод и электролит.

Обозначение ячейки

Напомним, что стандартные потенциалы ячейки могут быть рассчитаны из потенциалов E 0 ячейки как для реакций окисления, так и для реакций восстановления. Положительный потенциал клетки указывает на то, что реакция протекает самопроизвольно в том направлении, в котором она написана. И наоборот, реакция с отрицательным потенциалом клетки самопроизвольно протекает в обратном направлении.o _ {оксидирование} [/ латекс]

Обозначения ячеек — это сокращенное описание гальванических или гальванических (спонтанных) ячеек. Условия реакции (давление, температура, концентрация и т. Д.), Анод, катод и компоненты электрода описаны в этом уникальном сокращении.

Напомним, что окисление происходит на аноде, а восстановление происходит на катоде. Когда анод и катод соединены проволокой, электроны текут от анода к катоду.

Типичный гальванический элемент Типичное расположение полуэлементов, соединенных в гальванический элемент.- \ rightleftharpoons 2Ag (s) [/ латекс]

Правила обозначения ячеек

1. Сначала описывается анодный полуэлемент; следует катодная полуячейка. В пределах данной полуячейки сначала указываются реагенты, а последними — продукты. Описание реакции окисления идет первым, а реакция восстановления — последним; когда вы ее читаете, ваши глаза движутся в направлении потока электронов. Ионы зрителя не включены.

2. Одна вертикальная линия (|) проведена между двумя химическими соединениями, которые находятся в разных фазах, но находятся в физическом контакте друг с другом (например,г., твердый электрод | жидкость с электролитом). Двойная вертикальная линия (||) представляет собой солевой мостик или пористую мембрану, разделяющую отдельные полуячейки.

3. Фаза каждого химического вещества (s, l, g, aq) указана в скобках. Если электролиты в ячейках не соответствуют стандартным условиям, концентрациям и / или давлению, они заключаются в скобки с обозначением фазы. Если концентрация или давление не указаны, предполагается, что электролиты в элементах находятся в стандартных условиях (1.00 М или 1,00 атм и 298 К).

Используя эти правила, мы составим обозначение ячейки:

Cd (s) | Cd 2+ (водн., 0,15 M) || Ag + (водн., 0,20 M) | Аг (ов)

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

17.9: Обозначения и условные обозначения ячеек

Вместо того, чтобы рисовать полную схему, как на рисунках в разделе «Гальванические элементы», удобнее указать гальваническую ячейку в сокращенной форме.{2 -} (aq)} \) в ячейке \ (\ ce {Zn – Cu} \) обычно опускаются.

По соглашению электрод, записанный слева от солевого мостика в этом обозначении ячейки, всегда считается анодом, а соответствующее полууравнение всегда записывается как окисление. Поэтому правый электрод всегда является катодом, и полууравнение всегда записывается как сокращение. Это легко запомнить, потому что при чтении слева направо анод и катод отображаются в алфавитном порядке. Реакция ячейки , соответствующая данному сокращенному описанию, получается путем суммирования полууравнений после умножения на любые множители, необходимые для уравнивания количества электронов, потерянных на аноде, с количеством, полученным на катоде.{3+}} \ mid \ ce {Pt} \ nonumber \]

(Поскольку и Fe 2+ , и Fe 3+ находятся в растворе, используется платиновый электрод.)

Разработанные нами условные обозначения можно использовать, чтобы решить, действительно ли клеточная реакция является спонтанной. Если это так, окисление высвободит электроны во внешнюю цепь на левом электроде. Если в цепь включить вольтметр, эти электроны сделают ее левый вывод отрицательным. Поскольку правый электрод соответствует восстановлению, электроны будут отводиться от правого вывода вольтметра.{2 +} (водн.)} \ Nonumber \]

Но это спонтанная клеточная реакция, которую мы описали ранее (уравнение (2) из ​​Galvanic Cells). Поскольку реакция ячейки не является спонтанной, электроны не будут вытеснены во внешнюю цепь на левом электроде, и они не будут отводиться справа. На самом деле произойдет обратное. Таким образом, если к этой ячейке подключен вольтметр, его правая клемма станет более отрицательной, а ее левая клемма станет более положительной. Это показано на рисунке 2 от гальванических элементов.

Как правило, если гальванический элемент подключен к вольтметру, электрод, подключенный к отрицательной клемме счетчика, должен быть анодом. Если в нашей сокращенной записи ячейки показан электрод слева, то соответствующая реакция ячейки должна быть спонтанной. Электроны будут выпущены полууравнением окисления слева и приняты восстановлением справа. Если, с другой стороны, вольтметр показывает, что правый электрод испускает электроны, значит, мы, должно быть, написали нашу сокращенную запись в обратном порядке.Это означает, что на самом деле должна происходить обратная реакция клетки, полученная по нашим правилам, и именно эта обратная реакция является спонтанной. Таким образом, просто наблюдая, какой электрод в ячейке высвобождает электроны, а какой принимает их, то есть определяя, какой электрод отрицательный, а какой положительный, мы можем определить, является ли реакция ячейки спонтанной.

Авторы и авторство

электронных конфигураций

электронных конфигураций

Нижеследующее содержание является сутью 26-й лекции по общей химии.В этой лекции мы продолжаем обсуждение квантовых чисел и их использования в электронных конфигурациях, а также связь электронной конфигурации с периодическими свойствами элементов.

Электронная конфигурация

Электронные конфигурации — это краткое изложение того, где находятся электроны вокруг ядра. Как мы узнали ранее, каждый нейтральный атом имеет количество электронов, равное количеству протонов. Что мы сейчас сделаем, так это разместим эти электроны вокруг ядра, указав их энергию и форму орбитали, на которой они расположены.Вот сводка типов орбиталей и количества электронов, которые каждая может содержать:

Итак, исходя из того, что мы знаем о квантовых числах и используя приведенную выше таблицу, вам нужно 2 электрона для заполнения s-орбитали, 6 электронов для заполнения p-орбитали, 10 электронов для заполнения d-орбитали и 14 электронов для заполнения f-орбитали. НО то, что мы не обсуждали, — это то, как заполняются эти орбитали … порядок заполнения.

Порядок заполнения

Порядок, в котором электроны размещаются на орбиталях, основан на порядке их энергии.Это называется принципом Ауфбау. Орбитали с самой низкой энергией заполняются первыми. Как и сами квантовые числа, этот порядок был определен расчетным путем и представлен в следующей таблице:

или просто воспользуйтесь периодической таблицей:

Как записать электронную конфигурацию

Символы, используемые для записи электронной конфигурации, начинаются с номера оболочки (n), за которым следует тип орбитали, и, наконец, верхний индекс указывает, сколько электронов находится на орбитали.

Например:

Посмотрев на таблицу Менделеева, вы увидите, что у кислорода 8 электронов. В зависимости от порядка заполнения, указанного выше, эти 8 электронов будут заполняться в следующем порядке: 1s, 2s и затем 2p. Таким образом, электронная конфигурация кислорода будет O 1s 2 2s 2 2p 4 .

Особые чемоданы

Конфигурации ионов представляют собой особый случай электронной конфигурации, а также демонстрируют, в первую очередь, причину образования этих ионов.

Если вам нужно написать полную электронную конфигурацию для аниона, тогда вы просто добавляете дополнительные электроны, и конфигурация просто продолжается.

Например, мы знаем, что кислород всегда образует 2- ионы, когда образует ион. Это добавило бы 2 электрона к его нормальной конфигурации, создав новую конфигурацию: O 2- 1s 2 2s 2 2p 6 . Обратите внимание, что с 10 электронами электронная конфигурация кислорода теперь точно такая же, как у Неона.Мы говорили о том, что ионы образуются, потому что они могут стать более стабильными с приобретением или потерей электронов, чтобы стать подобными благородным газам, и теперь вы действительно можете увидеть, как они становятся такими же.

Конфигурация электронов для катионов также зависит от количества электронов, но есть небольшая разница в способе их конфигурации. Сначала вы должны записать их нормальную электронную конфигурацию, а затем, когда вы удаляете электроны, вы должны брать их из самой внешней оболочки.Обратите внимание, что это не всегда тот способ, которым они были добавлены.

Вот пример того, что я имею в виду:

Железо имеет 26 электронов, поэтому его нормальная электронная конфигурация будет следующей: Fe 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6

Когда мы делаем ион 3+ для железа, нам нужно сначала взять электроны из самой внешней оболочки, чтобы это была оболочка 4s, а НЕ 3d-оболочка: Fe 3+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5

Еще одно примечание о написании электронных конфигураций: сокращение.При написании некоторых конфигураций нижних таблиц общая конфигурация может быть довольно длинной. В этих случаях вы можете использовать предыдущий вариант благородного газа, чтобы сократить конфигурацию, как показано ниже. Вам просто нужно завершить настройку, откуда благородный газ уходит:

Исключения

Как и в любой другой теме, которую мы рассмотрели до сих пор, есть исключения в порядке заполнения. Но на основе генерируемых электронных конфигураций эти исключения легко понять.

В блоке d, особенно в группах, содержащих хром и медь, есть исключение в том, как они заполнены.

Вот актуальные конфигурации:

В этих столбцах 4s и 3d

Практика, Практика, Практика

Здесь есть множество викторин по электронным конфигурациям, с которыми вы можете попрактиковаться.

Орбитальная диаграмма

Другой способ представить порядок заполнения атома — использовать орбитальную диаграмму, которую часто называют «маленькими прямоугольниками»:

Прямоугольники используются для обозначения орбиталей и помещенных на них электронов.Порядок заполнения такой же, но, как вы можете видеть сверху, электроны помещаются в ящики по отдельности, прежде чем заполнить их обоими электронами. Это называется правилом Хунда: «Наполовину заполните, прежде чем вы полностью заполните», и снова это правило было установлено на основе расчетов энергии, которые показали, что именно так атомы фактически распределяли свои электроны по орбиталям.

Периодические свойства

Одна из действительно крутых особенностей электронных конфигураций — это их связь с периодической таблицей.В основном периодическая таблица была построена таким образом, чтобы элементы с аналогичными электронными конфигурациями были выровнены в одни и те же группы (столбцы).

Периодическая таблица, показывающая последнюю заполненную орбиталь для каждого элемента

Показанная выше таблица Менделеева демонстрирует, как конфигурация каждого элемента была выровнена так, чтобы последняя заполненная орбиталь была такой же, за исключением оболочки. Причина, по которой это было сделано, заключается в том, что конфигурация элемента дает элементу его свойства, а аналогичные конфигурации дают аналогичные свойства.

Давайте рассмотрим некоторые периодические свойства, на которые напрямую влияет электронная конфигурация:

Атомный размер

Размер атомов увеличивается с уменьшением в периодической таблице. Это должно быть интуитивно понятно, поскольку с каждой строкой таблицы вы добавляете оболочку (n).

Что не так интуитивно понятно, так это то, почему размер уменьшается слева направо. Но опять же построение электронной конфигурации дает нам ответ.Что вы делаете, переходя по таблице Менделеева? Ответьте, добавляя протоны к ядру и добавляя электроны к валентной оболочке элемента. Что не меняется, когда вы переходите период? Ответ: электроны внутренней оболочки.

Подумайте об этом так: электроны внутренней оболочки являются щитом от притяжения ядра. По мере того, как вы пересекаете период и увеличиваете количество протонов в ядре, вы увеличиваете его притяжение, но поскольку вы только добавляете электроны к новой оболочке, щит не увеличивается, а остается неизменным на всем протяжении.Это означает, что притяжение электронов, добавляемых к валентной оболочке, постоянно увеличивается на всем протяжении. Что произойдет, если сильнее потянуть электроны? Что ж, они приближаются к ядру и размер атома уменьшается. Эффект притяжения ядра на электроны, добавляемые за период, называется эффективным зарядом ядра и рассчитывается как Z Eff = # протоны — ядро ​​# электроны.

Так, например, сила тяги, которую ощущает Sulphur, будет Z Eff = 16-10 = +6

Электроотрицательность

Электроотрицательность может быть самым важным из периодических свойств, которые вы можете изучить и понять, так как многие другие свойства зависят от его значения.Электроотрицательность — это способность атомов притягивать электроны к себе.

Электроотрицательность обычно выражается по шкале Полинга, и значения были определены экспериментально. В таблице ниже показаны значения шкалы для элементов.

Значения электроотрицательности увеличиваются слева направо и снизу вверх в периодической таблице, за исключением благородных газов. Самый электроотрицательный элемент — фтор.

Из этих значений электроотрицательности мы можем вывести закономерности двух других периодических свойств: энергии ионизации и сродства к электрону.

Энергия ионизации

Энергия ионизации — это количество энергии, необходимое для удаления электрона из атома. Все энергии ионизации имеют положительные значения, потому что все эти удаления (даже те, которые относятся к элементам, которые образуют положительные ионы) требуют ввода энергии. Чем электроотрицательнее элемент, тем выше энергия ионизации.

Сродство к электрону

Сродство к электрону элемента — это количество энергии, получаемой или высвобождаемой при добавлении электрона.Электроотрицательность и сродство к электрону увеличиваются по той же схеме в периодической таблице. Слева направо и снизу вверх.

Электронная конфигурация | физика | Britannica

Электронная конфигурация, также называемая электронной структурой, расположение электронов на энергетических уровнях вокруг атомного ядра. Согласно старой модели оболочечного атома, электроны занимают несколько уровней от первой оболочки, ближайшей к ядру, K, до седьмой оболочки Q, самой дальней от ядра.В терминах более тонкой, квантово-механической модели, оболочки K – Q подразделяются на набор орбиталей (см. Орбиталь), каждая из которых может быть занята не более чем парой электронов. В таблице ниже указано количество орбиталей, доступных в каждой из первых четырех оболочек.

Британская викторина

Викторина «Все о физике»

Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какая единица измерения для циклов в секунду? Проверьте свою физическую хватку с помощью этой викторины.

Электронная конфигурация атома в оболочечной атомной модели может быть выражена указанием числа электронов в каждой оболочке, начиная с первого. Например, у натрия (атомный номер 11) 11 электронов распределены в первых трех оболочках следующим образом: оболочки K и L полностью заполнены 2 и 8 электронами соответственно, в то время как оболочка M только частично заполнена одним электроном.

Электронная конфигурация атома в квантово-механической модели определяется перечислением занятых орбиталей в порядке заполнения, причем количество электронов на каждой орбитали указывается надстрочным индексом.В этих обозначениях электронная конфигурация натрия будет 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 , распределенных по орбиталям как 2-8-1. Часто используется сокращенный метод, который перечисляет только те электроны, которые превышают конфигурацию благородного газа, непосредственно предшествующую атому в периодической таблице. Например, у натрия на один 3s-электрон больше, чем у благородного газа неона (химический символ Ne, атомный номер 10), поэтому его сокращенное обозначение — [Ne] 3s 1 .

Элементы одной группы в периодической таблице имеют схожую электронную конфигурацию. Например, элементы лития, натрия, калия, рубидия, цезия и франция (щелочные металлы группы I) имеют электронные конфигурации, показывающие, что один электрон находится на самой внешней (наиболее слабосвязанной) орбитали. Этот так называемый валентный электрон отвечает за аналогичные химические свойства, присущие вышеупомянутым щелочным элементам в Группе I: яркий металлический блеск, высокая реакционная способность и хорошая теплопроводность.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Электронная конфигурация | Атом

4.6 Электронная конфигурация (ESABE)

Энергия электронов (ESABF)

Электроны атома имеют одинаковый заряд и одинаковую массу, но каждый электрон имеет разное количество энергии. Электроны с наименьшей энергией находятся ближе всего к ядру (где сила притяжения положительно заряженного ядра наибольшая), а электроны с более высокой энергией (и способные преодолеть силу притяжения ядра) находятся дальше. .

Электронная система (ESABG)

Мы начнем с очень простого представления о расположении или конфигурации электронов вокруг атома. Эта точка зрения просто утверждает, что электроны расположены на энергетических уровнях (или оболочках) вокруг ядра атома. Эти уровни энергии пронумерованы 1, 2, 3 и т. Д. Электроны, которые находятся на первом уровне энергии (уровень энергии 1), находятся ближе всего к ядру и будут иметь самую низкую энергию. Электроны, находящиеся дальше от ядра, будут иметь более высокую энергию.

В следующих примерах уровни энергии показаны в виде концентрических кругов вокруг центрального ядра. Для этих диаграмм важно знать, что первый энергетический уровень может содержать 2 электрона, второй энергетический уровень может содержать 8 электронов, а третий энергетический уровень может содержать 8 электронов.

  1. Литий

    Литий (\ (\ text {Li} \)) имеет атомный номер 3, что означает, что в нейтральном атоме количество электронов также будет 3.Первые два электрона находятся на первом энергетическом уровне, а третий электрон находится на втором энергетическом уровне (рис. 4.7).

    Рисунок 4.7: Электронное устройство атома лития.

  2. Фтор

    Фтор (\ (\ text {F} \)) имеет атомный номер 9, что означает, что нейтральный атом также имеет 9 электронов. Первые 2 электрона находятся на первом энергетическом уровне, а остальные 7 находятся на втором энергетическом уровне (Рисунок 4.8).

    Рисунок 4.8: Электронное расположение атома фтора.

  3. Неон

    Неон (\ (\ text {Ne} \)) имеет атомный номер 10, что означает, что нейтральный атом также имеет 10 электронов. Первые 2 электрона находятся на первом энергетическом уровне, а последние 8 — на втором энергетическом уровне. (Рисунок 4.9).

    Рис. 4.9: Электронное устройство атома неона.

Но ситуация несколько сложнее.В пределах каждого энергетического уровня электроны движутся по орбиталям. Орбиталь определяет пространства или области, в которых движутся электроны.

Атомная орбиталь

Атомная орбиталь — это область, в которой электрон может находиться вокруг отдельного атома.

Первый энергетический уровень содержит только одну s-орбиталь, второй энергетический уровень содержит одну s-орбиталь и три p-орбитали, а третий энергетический уровень содержит одну s-орбиталь и три p-орбитали (а также пять d-орбиталей).В пределах каждого энергетического уровня s-орбиталь имеет более низкую энергию, чем p-орбитали. Это расположение показано на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10: Положение первых десяти орбиталей атома на энергетической диаграмме.

Каждый блок на рисунке 4.10 может удерживать два электрона. Это означает, что s-орбиталь может содержать два электрона, а p-орбиталь может содержать в общей сложности шесть электронов, по два в каждом из трех блоков.

Эта диаграмма также помогает нам, когда мы разрабатываем электронную конфигурацию элемента.Электронная конфигурация элемента — это расположение электронов в оболочках и подоболочках. Есть несколько рекомендаций по разработке электронной конфигурации. Это:

  • Каждая орбиталь может содержать только два электрона. Электроны, которые встречаются вместе на орбитали, называются электронной парой.

  • Электрон всегда будет пытаться войти на орбиталь с наименьшей возможной энергией.

  • Электрон будет занимать орбиталь самостоятельно, а не делить орбиталь с другим электроном.Электрон также предпочел бы занять орбиталь с более низкой энергией с другим электроном, прежде чем занять орбиталь с более высокой энергией. Другими словами, в пределах одного энергетического уровня электроны заполнят s-орбиталь, прежде чем начнут заполнять p-орбитали.

  • Подоболочка может содержать 2 электрона

  • Подоболочка p может содержать 6 электронов

Способ расположения электронов в атоме называется его электронной конфигурацией.

Когда на орбитали два электрона, они называются электронной парой. Если на орбитали есть только один электрон, говорят, что этот электрон является неспаренным электроном. Электронные пары показаны стрелками, указывающими в противоположных направлениях.

Электронная конфигурация

Электронная конфигурация — это расположение электронов в атоме, молекуле или другой физической структуре.

Диаграммы Aufbau (ESABH)

Электронная конфигурация элемента может быть представлена ​​с помощью диаграмм Ауфбау или диаграмм уровней энергии.На диаграмме Ауфбау для обозначения электронов используются стрелки. Вы можете использовать следующие шаги, чтобы помочь вам нарисовать диаграмму Ауфбау:

  1. Определите количество электронов в атоме.

  2. Заполните s-орбиталь на первом энергетическом уровне (1s-орбиталь) первыми двумя электронами.

  3. Заполните s-орбиталь второго энергетического уровня (2s-орбиталь) двумя вторыми электронами.

  4. Поместите по одному электрону в каждую из трех p-орбиталей второго энергетического уровня (2p-орбитали), а затем, если электроны еще остались, вернитесь и поместите второй электрон на каждую из 2p-орбиталей, чтобы сформировать электронные пары.

  5. Продолжайте таким образом через каждый из последовательных уровней энергии, пока не будут втянуты все электроны.

Вы можете думать о диаграммах Ауфбау как о людях, садящихся в автобус или поезд.Сначала люди будут сидеть на пустых местах с пустыми местами между ними и другими людьми (если они не знают людей, и тогда они будут сидеть рядом с ними). Это самая низкая энергия. Когда все места будут заполнены таким образом, все остальные люди будут вынуждены сесть рядом с кем-то. Это выше по энергии. По мере того, как автобус или поезд наполняется еще больше, людям приходится вставать, чтобы влезть в них. Это высшая энергия.

Aufbau в переводе с немецкого означает «строить». Ученые использовали этот термин, поскольку это именно то, что мы делаем, когда разрабатываем электронную конфигурацию, мы строим структуру атомов.

Правило Хунда и принцип Паули

Иногда люди ссылаются на правило Хунда для электронной конфигурации. Это правило просто гласит, что электроны предпочли бы находиться в подоболочке сами по себе, чем разделять подоболочку. Вот почему, когда вы заполняете подоболочки, вы помещаете по одному электрону в каждую подоболочку, а затем возвращаетесь и заполняете подоболочку перед переходом на следующий энергетический уровень.

Принцип исключения Паули просто гласит, что у электронов есть свойство, известное как спин, и что два электрона в подоболочке не будут вращаться одинаково.{6} \). Диаграмма Ауфбау:

Когда мы рисуем орбитали, мы рисуем фигуру с границей (т.е. замкнутую фигуру). Это расстояние от ядра, на котором мы \ (\ text {95} \% \) уверены, что найдем электроны. На самом деле электроны в атоме можно найти на любом расстоянии от ядра.

Орбитальные формы (ESABJ)

Каждая из орбиталей имеет разную форму. Орбитали s имеют сферическую форму, а орбитали p имеют форму гантели.

Рисунок 4.13: Орбитальные формы. Слева направо: s-орбиталь, p-орбиталь, три p-орбитали

.

Остовные и валентные электроны (ЭСАБК)

Электроны на внешнем энергетическом уровне атома называются валентными электронами. Электроны, которые находятся в энергетических оболочках ближе к ядру, называются остовными электронами. Электроны ядра — это все электроны в атоме, за исключением валентных электронов. Элемент с полным уровнем валентной энергии более стабилен и с меньшей вероятностью будет реагировать, чем другие элементы с неполным уровнем валентной энергии.

Валентные электроны

Электроны на внешнем энергетическом уровне атома.

Основные электроны

Все электроны в атоме, кроме валентных электронов.

Практика Сиявула дает вам доступ к неограниченному количеству вопросов с ответами, которые помогут вам учиться. Тренируйтесь где угодно, когда угодно и на любом устройстве!

Зарегистрируйтесь, чтобы попрактиковаться сейчас

Ядро и валентные электроны

Упражнение 4.{2 +} \))

Решение еще не доступно

Важность понимания электронной конфигурации (ESABL)

На этом этапе у вас может возникнуть вопрос, почему для вас важно понимать, как электроны расположены вокруг ядра атома. Помните, что во время химических реакций, когда атомы вступают в контакт друг с другом, в первую очередь вступают во взаимодействие электроны этих атомов. В частности, валентные электроны атомов определяют их реакцию друг с другом.

Если пойти дальше, то атом наиболее стабилен (и, следовательно, не реагирует), когда все его орбитали заполнены. С другой стороны, атом наименее стабилен (и, следовательно, наиболее реактивен), когда его орбитали валентных электронов не заполнены. Это станет более понятным, когда мы продолжим рассмотрение химической связи в следующей главе. Проще говоря, валентные электроны в значительной степени ответственны за химическое поведение элемента, а элементы, которые имеют одинаковое количество валентных электронов, часто имеют аналогичные химические свойства.

Самые стабильные конфигурации — это те, которые имеют полный уровень энергии. Эти конфигурации встречаются в благородных газах. Благородные газы — очень стабильные элементы, которые не реагируют легко (если вообще реагируют) с любыми другими элементами. Это связано с полным уровнем энергии. Все элементы хотят достичь наиболее стабильных электронных конфигураций, то есть все элементы хотят быть благородными газами. Этот принцип стабильности иногда называют правилом октетов. Октет — это набор из 8, а количество электронов на полном уровне энергии равно 8.

Испытания на пламя

Цель

Чтобы определить, какого цвета катион металла вызывает пламя.

Аппарат

  • Стекло для часов

  • Горелка Бунзена

  • метанол

  • зубочистки (или палочки для шампуров)

  • солей металлов (например,грамм. \ (\ text {NaCl} \), \ (\ text {CuCl} _ {2} \), \ (\ text {CaCl} _ {2} \), \ (\ text {KCl} \) и т. д. )

  • металлические порошки (например, медь, магний, цинк, железо и т. Д.)

Будьте осторожны при работе с горелками Бунзена, так как вы легко можете обжечься. Убедитесь, что все шарфы / свободная одежда надежно заправлены, а длинные волосы собраны назад. Убедитесь, что вы работаете в хорошо проветриваемом помещении и что вблизи открытого огня нет ничего легковоспламеняющегося.

Метод

Для каждой соли или порошка выполните следующие действия:

  1. Окуните чистую зубочистку в метанол

  2. Окуните зубочистку в соль или порошок

  3. Проведите зубочисткой сквозь пламя горелки Бунзена. Не держите зубочистку в пламени, а лучше махайте ею взад и вперед через пламя.

  4. Посмотрите, что происходит

Результаты

Запишите результаты в таблицу, указав соль металла и цвет пламени.

Заключение

Вы должны были заметить разные цвета для каждой из солей и порошков металлов, которые вы тестировали.

Вышеупомянутый эксперимент по испытанию пламени относится к линейчатым спектрам излучения металлов. Эти линейчатые спектры излучения являются прямым результатом расположения электронов в металлах. У каждой металлической соли есть пламя уникального цвета.

Siyavula Practice дает вам доступ к неограниченному количеству вопросов с ответами, которые помогут вам в обучении. Тренируйтесь где угодно, когда угодно и на любом устройстве!

Зарегистрируйтесь прямо сейчас

Энергетические диаграммы и электроны

Упражнение 4.5

Нарисуйте диаграммы Ауфбау, чтобы показать электронную конфигурацию каждого из следующих элементов:

  1. магний
  2. калий
  3. сера
  4. неон
  5. азот

Используя правила рисования диаграмм Ауфбау, получаем следующее.

  1. Магний имеет 12 электронов. Итак, мы начинаем с энергетического уровня 1 и помещаем в него 2 электрона. Затем мы переходим на второй уровень энергии, который имеет орбитали 2s и 2p.Этот уровень может содержать 8 электронов. Суммирование всего использованного количества электронов дает 10 электронов. Итак, мы должны поместить еще два электрона, и они перейдут на третий уровень.

  2. Калий имеет 19 электронов. Получаем:

  3. Сера имеет 14 электронов, поэтому мы получаем:

  4. Неон имеет 10 электронов, поэтому получаем:

  5. Азот имеет 7 электронов, поэтому мы получаем:

Используйте нарисованные вами диаграммы Aufbau, чтобы заполнить следующую таблицу:

Элемент No.уровней энергии Кол-во электронов Кол-во валентных электронов Электронная конфигурация (стандартные обозначения)
\ (\ text {Mg} \)
\ (\ text { K} \)
\ (\ text {S} \)
\ (\ text {Ne} \)
\ (\ text {N} \)

Уровни энергии указаны цифрами над полями, поэтому 1, 2, 3 и т. Д.{3} \)

Расположите элементы, использованные выше, в порядке увеличения реактивности. Объясните причины отданного вами приказа.

Решение пока недоступно.

электронных структур атомов

ЭЛЕКТРОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

 

На этой странице рассказывается, как писать электронные структуры атомов, используя обозначения s, p и d. Предполагается, что вы знаете о простых атомных орбиталях — по крайней мере, в том, как они названы, и их относительные энергии.Если вы хотите изучить электронные структуры простых одноатомных ионов (таких как Cl , Ca 2+ и Cr 3+ ), вы найдете ссылку внизу страницы.


Важно! Если вы еще не читали страницу об атомных орбиталях, вам следует перейти по этой ссылке, прежде чем идти дальше.


Электронное строение атомов

Связь орбитального заполнения с Периодической таблицей


Примечание: На некоторых экранах буква V для ванадия (элемент 23) может выглядеть как буква Y.Это не ошибка, а результат преобразования моей исходной диаграммы в изображение в формате gif более низкого качества для эффективного использования в Интернете.


Учебные программы Великобритании для 16-18-летних, как правило, останавливаются на криптоне, когда дело доходит до написания электронных структур, но возможно, что вас могут попросить структуры для элементов вплоть до бария. После бария вы должны беспокоиться о f-орбиталях, а также о s, p и d-орбиталях — и это проблема химии на более высоком уровне.Важно, чтобы вы просматривали прошлые экзаменационные работы, а также свою программу, чтобы вы могли оценить, насколько сложными могут быть вопросы.

На этой странице подробно рассматриваются элементы в сокращенной версии Периодической таблицы, приведенной выше, а затем показано, как вы могли бы разработать структуры некоторых более крупных атомов.


Важно! У вас должна быть копия программы и копии недавних экзаменационных работ. Если вы изучаете учебную программу в Великобритании и не получили ее, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать, как их получить.


Первый период

Водород имеет свой единственный электрон на орбитали 1s — 1s 1 , а у гелия первый уровень полностью заполнен — ​​ 1s 2 .

Второй период

Теперь нам нужно начать заполнение второго уровня, а значит, начать второй период. Электрон лития переходит на 2s-орбиталь, потому что он имеет более низкую энергию, чем 2p-орбитали.Литий имеет электронную структуру 1s 2 2s 1 . Бериллий добавляет второй электрон к этому же уровню — 1s 2 2s 2 .

Теперь начинают заполняться 2p уровни. Все эти уровни имеют одинаковую энергию, поэтому электроны сначала входят поодиночке.

B 1s 2 2s 2 2p x 1
C 1s 2 2s 2 1p x 2p y 1
N 1s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 1

0


Примечание: Орбитали, на которых происходит что-то новое, выделены жирным шрифтом.Обычно вы не записываете их иначе, чем другие орбитали.


Следующие электроны, которые войдут внутрь, должны будут образовать пары с уже существующими.

2 2s 2 2p x 2 2p y 2 2p z 1

O 1s 2 2s 2 2p x 2 2p y 1 2p z 1
F

Ne 1s 2 2s 2 2p x 900 2 2p y 2 2p z 2

Вы можете видеть, что писать полные электронные структуры атомов по мере увеличения числа электронов становится все более утомительно.Есть два способа обойти это, и вы должны знать оба.

Shortcut 1: Все различные p-электроны можно объединить в одну группу. Например, фтор можно записать как 1s 2 2s 2 2p 5 , а неон — как 1s 2 2s 2 2p 6 .

Это то, что обычно происходит, если электроны находятся во внутреннем слое. Если электроны находятся на уровне связи (те, что снаружи атома), они иногда записываются сокращенно, иногда полностью.Не беспокойся об этом. Будьте готовы познакомиться с любой версией, но если вас спросят об электронной структуре чего-либо на экзамене, запишите ее полностью, показывая все орбитали p x , p y и p z на внешнем уровне по отдельности. .

Например, хотя мы еще не познакомились с электронной структурой хлора, вы могли бы записать ее как 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p x 2 3p y 2 3p z 1 .

Обратите внимание, что все 2p-электроны сгруппированы вместе, а 3p-электроны показаны полностью. Логика состоит в том, что 3p-электроны будут участвовать в связывании, потому что они находятся вне атома, тогда как 2p-электроны похоронены глубоко в атоме и на самом деле не представляют интереса.

Shortcut 2: Вы можете объединить все внутренние электроны вместе, используя, например, символ [Ne]. В этом контексте [Ne] означает электронную структуру неона, другими словами: 1s 2 2s 2 2p x 2 2p y 2 2p z 2 You wouldn ‘ Я делаю это с гелием, потому что для записи [He] требуется больше времени, чем для записи 1s 2 .

На этой основе структура хлора будет записана [Ne] 3s 2 3p x 2 3p y 2 3p z 1 .

Третий период

У неона все орбитали второго уровня заполнены, поэтому после этого мы должны начать третий период с натрием. Схема заполнения теперь точно такая же, как и в предыдущем периоде, за исключением того, что теперь все происходит на 3-м уровне.

Например:


Примечание: Убедитесь, что вы можете это сделать.Закройте текст, а затем разработайте эти структуры для себя. Затем проделайте все остальное в этот период. Когда вы закончите, сравните свои ответы с соответствующими элементами предыдущего периода. Ваши ответы должны быть такими же, за исключением следующего уровня.


Начало четвертого периода

На данный момент не все трехуровневые орбитали заполнены — трехмерные уровни еще не использовались. Но если вы вернетесь к энергиям орбиталей, вы увидите, что следующая самая низкая энергетическая орбиталь — это 4s, так что она заполняется следующей.

K 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
Ca 1s 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Имеются убедительные доказательства этого в сходстве химии таких элементов, как натрий (1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ) и калий (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 )

Внешний электрон управляет их свойствами, и этот электрон находится на одной и той же орбитали в обоих элементах.Это было бы не так, если бы внешний электрон в калии был 3d 1 .

S- и p-блочные элементы

Все элементы группы 1 Периодической таблицы имеют внешнюю электронную структуру ns 1 (где n — число от 2 до 7). Все элементы группы 2 имеют внешнюю электронную структуру ns 2 . Элементы в группах 1 и 2 описываются как элементы s-блока.

Элементы от группы 3 (группа бора) до благородных газов все имеют свои внешние электроны на p-орбиталях.Затем они описываются как p-блочные элементы.


Примечание: Если вы используете текущую систему IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии) для групповой нумерации, вы, вероятно, будете знать, что я называю Группой 3 как Группой 13. Мои причины не использовать систему IUPAC обсуждаются здесь. в разделе «Вопросы и комментарии».


D-образные элементы

Мы разрабатываем электронные структуры атомов, используя принцип Aufbau («наращивание»).Итак, мы получили кальций со структурой 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .

Уровень 4s теперь заполнен, и структуры следующих атомов показывают, что электроны постепенно заполняют уровень 3d. Они известны как элементы d-блока.

После заполнения трехмерных орбиталей следующие электроны переходят на 4р-орбитали, как и следовало ожидать.

элементов d-блока — это элементы, в которых последний электрон, добавляемый к атому с использованием принципа Ауфбау, находится на d-орбитали.

Первая серия из них содержит элементы от скандия до цинка, которые на экзамене GCSE вы, вероятно, назвали переходными элементами или переходными металлами. Термины «переходный элемент» и «элемент d-блока» не имеют одинакового значения, но в данном контексте это не имеет значения.


Если вас интересует: Переходный элемент определяется как элемент, который имеет частично заполненных орбиталей d либо в элементе, либо в любом из его соединений.Цинк (в правом конце d-блока) всегда имеет полностью полный 3-й уровень (3d 10 ) и поэтому не считается переходным элементом.

Некоторые учебные программы Великобритании используют более ограничительное определение, которое определяет переходный металл как металл, который имеет один или несколько стабильных ионов с частично заполненными d-орбиталями. Вам не нужно беспокоиться об этом, пока вы не изучите химию переходных металлов.


d-электронов почти всегда описываются как, например, d 5 или d 8 , а не записываются как отдельные орбитали.Помните, что существует пять d-орбиталей, и что электроны будут населять их поодиночке, насколько это возможно. До 5 электронов самостоятельно займут орбитали. После этого им придется разделиться на пары.

d 5 означает

d 8 означает

Обратите внимание, что все трехуровневые орбитали записываются вместе — 4s-электроны записываются в конце электронной структуры.

Sc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2
Ti 1 90s344 900 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2
V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 900 2 3p 6 3d 3 4s 2
Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 1

Ой! Хром нарушает последовательность.В хроме электроны на 3d- и 4s-орбиталях перестраиваются так, что на каждой орбитали находится по одному электрону. Было бы удобно, если бы последовательность была аккуратной — но это не так!

А у цинка процесс заполнения d-орбиталей завершен.

Заполнение остатка периода 4

Следующие орбитали, которые будут использоваться, — это 4p, и они заполняются точно так же, как 2p или 3p. Мы вернулись к элементам p-блока от галлия до криптона. Бром, например, равен 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p x 2 4p y 2 4p z 1 .


Полезное упражнение: Определите электронные структуры всех элементов от галлия до криптона. Вы можете проверить свои ответы, сравнив их с элементами, находящимися прямо над ними в Периодической таблице. Например, галлий будет иметь такое же расположение электронов внешнего уровня, что и бор или алюминий, за исключением того, что внешние электроны галлия будут находиться на 4-уровне.


Сводка

Запись электронной структуры элемента от водорода до криптона

  • Используйте Периодическую таблицу, чтобы найти атомный номер и, следовательно, количество электронов.

  • Заполните орбитали в порядке 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p — пока у вас не закончатся электроны. 3-й — неудобный — запомните это особо. Заполните p- и d-орбитали по отдельности, насколько это возможно, прежде чем объединять электроны в пары.

  • Помните, что хром и медь имеют электронные структуры, которые нарушают структуру в первом ряду d-блока.

 

Запись электронной структуры больших s- или p-блочных элементов


Примечание: Мы намеренно исключаем элементы d-блока, кроме первой строки, которую мы уже подробно рассмотрели.Картина неудобных структур отличается в других рядах. Это проблема для степени.


Сначала определите количество внешних электронов. Вполне вероятно, что это все, что вас попросят сделать.

Число внешних электронов такое же, как и номер группы. (Благородные газы здесь представляют собой небольшую проблему, потому что их обычно называют группой 0, а не группой 8. Гелий имеет 2 внешних электрона, а остальные — 8.) Все элементы в группе 3, например, имеют 3 электрона на внешнем уровне. При необходимости поместите эти электроны на s- и p-орбитали. Орбитали какого уровня? Подсчитайте периоды в Периодической таблице (не забывая тот, в котором есть H и He).

Йод находится в группе 7 и, следовательно, имеет 7 внешних электронов. Он находится в пятом периоде, поэтому его электроны будут на 5s и 5p орбиталях. Йод имеет внешнюю структуру 5s 2 5p x 2 5p y 2 5p z 1 .

А как насчет внутренних электронов, если их тоже нужно вычислить? Уровни 1, 2 и 3 будут заполнены, как и уровни 4, 4 и 4. Уровни 4f не заполняются до тех пор, пока вас не спросят на A’level. Просто забудьте о них! Это дает полную структуру: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p x 2 5p y 2 5p z 1 .

Когда вы закончите, посчитайте все электроны, чтобы убедиться, что они совпадают с атомным номером. Не забудьте сделать эту проверку — легко пропустить выход на орбиту, когда все усложняется.

Барий находится в группе 2 и, следовательно, имеет 2 внешних электрона. Это в шестом периоде. Барий имеет внешнюю структуру 6s 2 .

Включая все внутренние уровни: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 2 .

Было бы легко включить 5d 10 по ошибке, но уровень d всегда заполняется после следующего уровня s, поэтому 5d заполняется через 6 секунд, как 3d заполняется через 4 секунды. Если вы посчитаете количество электронов, вы легко заметите эту ошибку, потому что их будет на 10 больше.


Примечание: Не беспокойтесь об этих сложных конструкциях. Вам нужно знать, как их решать в принципе, но ваши экзаменаторы с большей вероятностью попросят у вас что-нибудь простое, например серу или железо.


 

Куда бы вы сейчас хотели отправиться?

К разработке электронных структур ионов. . .

В меню атомарных свойств. . .

В меню атомарной структуры и связей. . .

В главное меню. . .

 

© Джим Кларк 2000 (последнее изменение — октябрь 2012 г.)

Электрохимические реакции

Электрохимические реакции


Самопроизвольные электромонтажные работы
Реакции окисления-восстановления

Следующее правило можно использовать, чтобы предсказать,
должна происходить окислительно-восстановительная реакция. Должны происходить окислительно-восстановительные реакции
когда они преобразуют более сильный из пары окислителей и более сильный из пары
восстановители в более слабый окислитель и более слабый восстановитель.

Мы можем проверить это предсказание, добавив несколько кусочков замшелого цинка в стакан с
концентрированная соляная кислота. В течение нескольких минут металлический цинк растворяется и
выделяется значительное количество газообразного водорода.

Реакция на практике Задача 1 имеет некоторые характерные черты
окислительно-восстановительные реакции.

  • Он экзотермичен, в этом случае выделяется 153,89 килоджоулей на моль израсходованного цинка.
  • Константа равновесия реакции очень велика (K c = 6 x 10 25 ),
    и химики часто пишут уравнение этой реакции, как если бы практически все
    реагенты были преобразованы в продукты.

Zn (тв.) + 2 H + (водн.) Zn 2+ (водн.)
+ H 2 (г)

  • Формально его можно разделить на отдельные полуреакции окисления и восстановления.
Окисление: Zn
Zn 2+ + 2 e
Редукция: 2 H + + 2 e H 2
  • Разделяя две половинные реакции, можно использовать энергию, выделяемую этой реакцией.
    делать работу.

Согласно первому закону термодинамики энергия, выделяемая в химическом
реакция может быть преобразована в тепло, работу или смесь тепла и работы.Запустив
полуреакции в отдельных контейнерах, мы можем заставить электроны вытекать из
от окисления до полуреакции восстановления через внешнюю проволоку, что позволяет нам
захватить как можно больше энергии, выделяемой в реакции, в виде электрической работы.

Мы можем начать с погружения полоски металлического цинка в ион 1 M Zn 2+ .
раствор, как показано на рисунке ниже. Затем мы погружаем кусок платиновой проволоки в
второй стакан заполнен 1 M HCl и барботируется газом H 2 над Pt проволокой.Наконец, мы соединяем металлический цинк и платиновый провод, образуя электрическую цепь.

Мы создали систему, в которой электроны могут течь из одной полуреакции или полуячейки ,
к другому. Та же движущая сила, которая заставляет металлический цинк реагировать с кислотой, когда два
находятся в контакте, должны работать в этой системе. Атомы цинка на поверхности металла теряют
электроны с образованием ионов Zn 2+ , которые переходят в раствор.

Окисление: Zn Zn 2+ + 2 e

Электроны, испускаемые в этой полуреакции, проходят через цепь и в конечном итоге
накапливаются на платиновом проводе, чтобы дать ему чистый отрицательный заряд.H +
ионы соляной кислоты притягиваются к этому отрицательному заряду и мигрируют в
платиновая проволока. Когда ионы H + касаются платиновой проволоки, они улавливают
электроны, чтобы сформировать атомы водорода, которые немедленно объединяются, чтобы сформировать H 2
молекулы.

Редукция: 2 часа + + 2 e H 2

Окисление металлического цинка высвобождает ионы Zn 2+ в Zn / Zn 2+
полуклетка.Таким образом, эта полуячейка улавливает положительный заряд, который мешает
передача большего количества электронов. Восстановление ионов H + в H 2 / H +
полуячейка приводит к чистому отрицательному заряду, поскольку эти ионы H + удаляются из
решение. Этот отрицательный заряд также мешает переносу большего количества электронов.

Чтобы решить эту проблему, мы завершаем схему, добавляя U-образную трубку, заполненную
насыщенный раствор растворимой соли, такой как KCl.Отрицательно заряженные ионы Cl
вытекает из одного конца U-образной трубки для уравновешивания положительного заряда Zn 2+
ионы, созданные в одной полуячейке. Положительно заряженные ионы K + вытекают из другого
конец трубки для замещения ионов H + , израсходованных в другой половине ячейки. В
U-образная трубка называется солевой мостик , потому что она содержит раствор соли, который
буквально служит мостом для замыкания электрической цепи.


Гальванические элементы

Электрохимические элементы, использующие окислительно-восстановительную реакцию для выработки электрического
тока известны как гальванические элементы или гальванические элементы .Потому что потенциал
Эти клетки для работы, пропуская электрический ток через провод, измеряется в единицах
вольт, мы будем называть ячейки, которые генерируют этот потенциал, в дальнейшем гальваническими
клетки.

Давайте еще раз посмотрим на гальванический элемент на рисунке ниже.

Внутри каждой полуячейки реакция происходит на поверхности металлического электрода. На
цинковый электрод, атомы цинка окисляются с образованием ионов Zn 2+ , которые переходят в
решение.Электроны, высвобождающиеся в этой реакции, протекают через металлический цинк до тех пор, пока они
дотянуться до провода, который соединяет цинковый электрод с платиновым проводом. Затем они текут
через платиновую проволоку, где они в конечном итоге восстанавливают ион H + в
соседний раствор с атомом водорода, который объединяется с другим атомом водорода с образованием
молекула H 2 .

Электрод, на котором происходит окисление в электрохимической ячейке, называется анодом .Электрод, на котором происходит восстановление, называется , катод . Личность
катод и анод можно запомнить, узнав, что положительные ионы, или катионы , ,
течет к катоду, в то время как отрицательные ионы, или анионы , текут к аноду. В
В гальванической ячейке, показанной выше, ионы H + текут к катоду, где они
приведено к H 2 газ. На другой стороне ячейки находятся ионы Cl .
освобождается от солевого мостика и течет к аноду, где металлический цинк окисляется.


Стандартные потенциалы ячеек для Вольтаики
Ячейки

Потенциал ячейки для гальванического элемента — это буквально потенциал ячейки к
работайте с окружающей средой, пропуская электрический ток через провод. По определению,
один джоуль энергии производится, когда переносится один кулон электрического заряда
через потенциал в один вольт.

Потенциал гальванической ячейки зависит от концентрации любых видов, присутствующих в
раствора, парциальные давления любых газов, участвующих в реакции, и температура
при котором протекает реакция.Обеспечить основу для сравнения результатов одного
экспериментируйте с другим, следующим набором стандартных условий для
электрохимические измерения.

  • Все решения по 1 м.
  • Парциальное давление всех газов составляет 0,1 МПа (0,9869 атм).

Хотя измерения в стандартном состоянии можно проводить при любой температуре, они часто
взято при 25 o C.

Потенциалы ячейки, измеренные в стандартных условиях, представлены символом E o .Потенциал ячейки в стандартном состоянии, E o , измеряет силу
движущая сила химической реакции. Чем больше разница между
окисляющая и уменьшающая силы реагентов и продуктов, чем больше ячейка
потенциал. Чтобы получить относительно большой потенциал клетки, мы должны отреагировать сильным восстановлением
агент с сильным окислителем.

Пример: экспериментальное значение потенциала ячейки в стандартном состоянии для реакции
между металлическим цинком и кислотой составляет 0.76 вольт.

Zn (т.) + 2 H + (водн.) Zn 2+ (водн.)
+ H 2 (г)
E o = 0,76 В

Потенциал клетки для этой реакции измеряет относительную восстанавливающую способность
металлический цинк по сравнению с газообразным водородом. Но это ничего не говорит нам об абсолютном
значение восстанавливающей способности для металлического цинка или H 2 .

Поэтому мы произвольно определяем потенциал стандартного состояния для уменьшения H +
ионы к газу H 2 точно равны нулю вольт.

2 H + + 2 e H 2 E o = 0,000 … V

Затем мы будем использовать эту контрольную точку для калибровки потенциала любого другого
полуреакция.

Ключом к использованию этой контрольной точки является признание того, что общий потенциал ячейки
для реакции должна быть сумма потенциалов окисления и восстановления
полуреакции.

E o общий = E o ox
+ E o красный

Если общий потенциал реакции между цинком и кислотой составляет 0,76 В, и
потенциал полуячейки для восстановления ионов H + равен 0 вольт, тогда полуячейка
потенциал окисления металлического цинка должен быть 0.76 вольт.

Zn Zn 2+ + 2 e E o ox = 0,76 В
+ 2 H + + 2 e H 2 E o красный = 0,00 В
Zn + 2 H + Zn 2+
+ H 2
E o = E o ox
+ E o красный = 0.76 В


Прогнозирование спонтанных окислительно-восстановительных реакций
Со Знака E o

Величина потенциала ячейки является мерой движущей силы, стоящей за
реакция. Чем больше значение потенциала клетки, тем дальше от нее протекает реакция.
равновесие. Знак потенциала клетки говорит нам, в каком направлении
реакция должна сместиться, чтобы достичь равновесия.

Рассмотрим, например, реакцию между цинком и кислотой.

Zn (т.) + 2 H + (водн.) Zn 2+ (водн.)
+ H 2 (г)
E o = 0,76 В

Тот факт, что E o положительный, говорит нам, что когда эта система
присутствуя в условиях стандартного состояния, он должен сместиться вправо, чтобы достичь равновесия.
Следовательно, реакции, для которых E o положительны, имеют константы равновесия.
которые благоприятствуют продуктам реакции.Заманчиво описать эти реакции как
«спонтанный».

Что происходит с потенциалом ячейки, когда мы меняем направление на противоположное?
какая реакция написана? Изменение реакции не меняет относительного
сильные стороны окислителей или восстановителей. Величина потенциала должна
остаются такими же. Но поворот уравнения меняет знак ячейки.
потенциал и, следовательно, может превратить неблагоприятную реакцию в спонтанную, или
наоборот.

Практическая задача 3:

Используйте стандартное состояние
потенциал клетки для следующей реакции

Cu (тв.) + 2 H + (водн.) Cu 2+ (водн.)
+ H 2 (г)
E o = -0,34 В

, чтобы предсказать потенциал клетки в стандартном состоянии для противоположной реакции.

Cu 2+ (водн.) + H 2 (г) Cu (s) + 2 H + (водн.) E o =?

Нажмите
здесь, чтобы проверить свой ответ на практическую задачу 3


Уменьшение потенциалов полуэлементов в стандартном состоянии

Стандартные потенциалы ячеек для некоторых общих полуреакций приведены в таблице.
Таблица ниже.

Стандартное состояние восстановительных потенциалов, E o красный

Нет необходимости помнить, что восстановители усиливаются к верхнему слою.
правый угол этой таблицы, или что сила окислителей увеличивается в сторону
нижний левый угол. Все, что вам нужно сделать, это вспомнить химический состав
элементы вверху и внизу этой таблицы.

Взгляните на полуреакцию в верхней части таблицы.

К + + е К E o красный = -2.924 В

Что мы знаем о металлическом калии? Калий — один из самых реактивных металлов, он воспламеняется при добавлении в
вода, например. Кроме того, мы знаем, что металлы являются восстановителями во всех их
химические реакции. Когда мы находим калий в этой таблице, мы можем сделать вывод, что
он входит в число сильнейших восстановителей.

И наоборот, посмотрите на последнюю реакцию в таблице.

F 2 + 2 e 2 F E o красный = 3.03 В

Фтор — самый электроотрицательный элемент в периодической таблице. Не должно быть
Неожиданно было обнаружено, что F 2 является самым сильным окислителем в приведенной выше таблице.

Обращение к любому концу этой таблицы также может помочь вам запомнить условные обозначения.
для клеточных потенциалов. В предыдущем разделе было введено следующее правило: Окисление-восстановление.
реакции, которые имеют положительный общий клеточный потенциал, являются спонтанными
.Это
в соответствии с данными в приведенной выше таблице. Мы знаем, что фтор хочет получать электроны
образовывать фторид-ионы, и потенциал полуячейки для этой реакции положительный.

F 2 + 2 e 2 F E o красный = 3,03 V

Мы также знаем, что калий является прекрасным восстановителем. Таким образом, потенциал
восстановление ионов K + до металлического калия отрицательно

К + + е К E o красный = -2.924 В

, но потенциал окисления металлического калия до K +
ионы положительны.

К К + + е E o ox = — (- 2,924 В) = 2,924 В


Прогнозирование потенциалов ячеек в стандартном состоянии

Гальванический элемент, достаточно стабильный для использования в качестве батареи, называется элементом Даниэля.За наших
Для этого мы будем работать с идеализированной ячейкой Даниэля, показанной на рисунке ниже.

Можно использовать известные значения потенциалов восстановления в стандартном состоянии для Cu / Cu 2+
и Zn / Zn 2+ полуэлементов для прогнозирования общего потенциала клетки Даниелла.
и определить, какой электрод является анодом, а какой — катодом.

Мы начинаем с написания сбалансированного химического уравнения реакции, протекающей в этом
клетка.Таблица потенциалов восстановления стандартного состояния предполагает, что
цинк является лучшим восстановителем, чем медь, и ион Cu 2+ лучше
окислитель, чем ион Zn 2+ . Таким образом, общая реакция включает
восстановление ионов Cu 2+ металлическим цинком.

Zn (тв) + Cu 2+ (водн.) Zn 2+ (водн.) + Cu (тв)
усиленный
восстановитель
агент
более сильный
окислитель
слабее
окислитель
слабее
восстановитель
агент

Затем мы разделяем реакцию на отдельные полуреакции окисления и восстановления.

Редукция : Cu 2+ + 2 e Cu
Окисление : Zn
Zn 2+ + 2 e

Потенциал восстановления ионов Cu 2+ до металлической меди можно найти в
таблица потенциалов восстановления стандартного состояния.Чтобы найти
потенциал для окисления металлического цинка, мы должны изменить знак потенциала
для пары Zn / Zn 2+ в этой таблице.

Редукция : Cu 2+ + 2 e Cu E o красный = 0,34 В
Окисление : Zn
Zn 2+ + 2 e
E o ox = — (- 0.76 В) = 0,76 В

Общий потенциал этой ячейки — это сумма потенциалов двух
полуячейки.

Cu 2+ + 2 e Cu E o красный = 0,34 В
+ Zn
Zn 2+ + 2 e
E o ox = 0,76 В
Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu E o = E o красный + E o волк
= 1.10 В

Окисление всегда происходит на аноде, а восстановление всегда происходит на
катод электрохимической ячейки. Таким образом, полуячейка Zn / Zn 2+ является
анодом, а полуячейка Cu 2+ / Cu является катодом, как показано на рисунке
Клетка Даниэля.

Практическая задача 5:

Использование данных потенциала ячейки
чтобы объяснить, почему металлическая медь не растворяется в типичной сильной кислоте, такой как
соляная кислота,

Cu (тв.) + 2 H + (водн.)

, но растворяется в 1 М азотной кислоте.

3 Cu (тв.) + 2 HNO 3 (водн.) + 6 H + (водн.)
3 Cu 2+ (водн.) + 2 NO (г) + 4 H 2 O (л)

Нажмите
здесь, чтобы проверить свой ответ на практическую задачу 5

Единицами измерения потенциалов полуэлементов являются вольты, а не вольт на моль или
вольт на электрон. Все, что мы делаем при объединении полуреакций, — это добавляем две полуэлементы.
потенциалы. Мы не умножаем эти потенциалы на целые числа, используемые для уравновешивания числа
электронов, перенесенных в реакции.


Обозначение линий для гальванических элементов

Гальванические элементы можно описать линейной нотацией на основе следующих соглашений.

  • Одна вертикальная линия указывает на изменение состояния или фазы.
  • В полуячейке реагенты перечислены перед продуктами.
  • Концентрации водных растворов указаны в скобках после символа
    ион или молекула.
  • Двойная вертикальная линия используется для обозначения стыка между полуячейками.
  • Линейные обозначения для анода (окисление) пишутся перед строковыми обозначениями для
    катодный (редукционный).

Обозначение строки для ячейки Даниэля стандартного состояния записывается как
следует.

Zn | Zn 2+ (1,0 M) || Cu 2+ (1.0 млн) | Cu
анод
(окисление)
катод
(сокращение)

Электроны текут от анода к катоду в гальванической ячейке.
(Они текут от электрода, на котором они испускаются, к электроду, на котором они
потребляются.) Таким образом, если читать слева направо, это обозначение строки соответствует
направление, в котором текут электроны.


Уравнение Нернста

Что происходит, когда ячейка Даниэля используется для работы?

  • Цинковый электрод становится легче по мере окисления атомов цинка до ионов Zn 2+ ,
    которые переходят в раствор.
  • Медный электрод становится тяжелее по мере восстановления ионов Cu 2+ в растворе.
    к металлической меди.
  • Концентрация ионов Zn 2+ на аноде увеличивается, и концентрация
    ионов Cu 2+ на катоде уменьшается.
  • Отрицательные ионы текут от солевого мостика к аноду, чтобы сбалансировать заряд Zn 2+
    ионы, произведенные на этом электроде.
  • Положительные ионы текут от солевого мостика к катоду, чтобы компенсировать Cu 2+
    ионы, расходуемые в реакции.

Важное свойство ячейки отсутствует в этом списке. Через некоторое время
ячейка разряжается, и в конечном итоге ее необходимо заменить. Предположим, что наша ячейка изначально
ячейка стандартного состояния, в которой концентрации Zn 2+ и Cu 2+
ионы оба 1 молярные.

Zn | Zn 2+ (1,0 M) || Cu 2+ (1.0 млн) | Cu

По мере развития реакции
металлический цинк расходуется и образуется металлическая медь, движущая сила реакции должна ослабевать. Следовательно,
потенциал клетки должен стать меньше.

Возникает интересный вопрос: когда потенциал клетки становится равным нулю?

Потенциал клетки равен нулю тогда и только тогда, когда реакция находится в равновесии.

Когда реакция находится в равновесии, чистое изменение количества металлического цинка отсутствует.
или ионы меди в системе, поэтому электроны не текут от анода к катоду.Если здесь
больше не является чистым потоком электронов, клетка больше не может выполнять электрическую работу. Его
поэтому потенциал для выполнения работы должен быть равен нулю.

В 1889 году Герман Вальтер Нернст показал, что потенциал электрохимического
реакция описывается следующим уравнением.

В уравнении Нернста , E — потенциал ячейки в некоторый момент времени, E o
— потенциал ячейки, когда реакция протекает в стандартных условиях, R —
постоянная идеального газа в джоулях на моль, T — температура в кельвинах, n
— число молей электронов, переданных в сбалансированном уравнении реакции,
F — заряд на моль электронов, а Q c — реакция
частное в данный момент времени.Символ ln указывает на натуральный логарифм, который
логарифм по основанию e, где e — иррациональное число, равное
2,71828 …

Три члена в уравнении Нернста являются константами: R, T и F.
постоянная идеального газа составляет 8,314 Дж / моль-К. Температура обычно составляет 25 o C.
заряд на моль электронов может быть вычислен из числа Авогадро и заряда на
одиночный электрон.

Подстановка этой информации в уравнение Нернста дает следующее уравнение.

Три из оставшихся слагаемых в этом уравнении являются характеристиками конкретного
реакция: n, E o и Q c .

Пример: потенциал стандартного состояния для ячейки Даниэля составляет 1,10 В. Два моля
электроны передаются от металлического цинка к ионам Cu 2+ в сбалансированном уравнении
для этой реакции, поэтому для этой ячейки n равно 2. Потому что мы никогда не включаем
концентрации твердых веществ в выражениях либо коэффициента реакции, либо константы равновесия, Q c
для этой реакции равна концентрации иона Zn 2+ , деленной на
концентрация иона Cu 2+ .

Подстановка того, что мы знаем о ячейке Даниэля, в уравнение Нернста дает
следующий результат, который представляет потенциал ячейки для ячейки Даниэля при 25 o C
в любой момент времени.

На рисунке ниже показан график зависимости потенциала ячейки Даниэля от
натуральный логарифм коэффициента реакции.

Когда коэффициент реакции очень мал, потенциал ячейки равен
положительный и относительно большой.Это неудивительно, ведь реакция далека от
равновесие и движущая сила реакции должны быть относительно большими. Когда
коэффициент реакции очень велик, потенциал клетки отрицательный. Это означает, что
реакция должна сместиться обратно к реагентам, чтобы достичь равновесия.

Практика Задача 8 выше поднимает важный вопрос. Сотовый
потенциал зависит от логарифма соотношения концентраций продуктов и
реагенты.В результате потенциал элемента или батареи более или менее постоянен.
пока практически все реагенты не будут превращены в продукты.

Уравнение Нернста можно использовать для расчета потенциала ячейки, которая работает при
нестандартные условия.

Уравнение Нернста может помочь нам понять популярную демонстрацию, в которой используется глюкоза, C 6 H 12 O 6 ,
восстановить ионы Ag + до металлического серебра, образуя серебряное зеркало на
внутренняя поверхность контейнера.Потенциал полуячейки в стандартном состоянии для восстановления
ионов Ag + составляет примерно 0,800 вольт.

Ag + + e Ag E o красный = 0,800 В

Потенциал полуэлемента стандартного состояния для окисления глюкозы составляет -0,050 В.

C 6 H 12 O 6 + H 2 O C 6 H 12 O 7 + 2 H + + 2 e E o ox = -0.050 В

Таким образом, общий потенциал клеток в стандартном состоянии для этой реакции является благоприятным.

2 (Ag + + e Ag) E o красный = 0,800 В
+ C 6 H 12 O 6 + H 2 O C 6 H 12 O 7 + 2 H + + 2 e E o ox = -0.050 В
2 Ag + + C 6 H 12 O 6 + H 2 O
2 Ag + C 6 H 12 O 7 + 2 H +
E o = 0,750 В

Однако реакция не проходит в стандартных условиях.Это происходит в
раствор, в который был добавлен водный аммиак. Поэтому присутствует большая часть серебра.
в виде комплексного иона Ag (NH 3 ) 2 + . Это важно, потому что
потенциал полуэлемента для восстановления этого комплекса значительно меньше, чем
потенциал для восстановления иона Ag + .

Ag (NH 3 ) 2 + + e Ag + 2 NH 3 E o красный = 0.373 В

Это приводит к значительному снижению общего потенциала клетки для
реакция, потому что ион Ag (NH 3 ) 2 + является гораздо более слабым
окислитель, чем ион Ag + .

Тот факт, что эта реакция протекает в водном растворе аммиака, также влияет на
потенциал для окисления глюкозы, потому что эта полуреакция содержит пару ионов H + .

C 6 H 12 O 6 + H 2 O
C 6 H 12 O 7 + 2 H + + 2 e

Следовательно, потенциал полуэлемента для этой реакции зависит от pH раствора.Поскольку при окислении глюкозы выделяются два иона H + , реакция
Коэффициент этой реакции зависит от квадрата концентрации ионов H + . А
изменение этого раствора от стандартных условий (pH = 0) до pH водного
раствор аммиака (pH 11) поэтому
приводит к увеличению потенциала полуячейки на 0,650 вольт для этой реакции.

Увеличение восстанавливающей силы глюкозы при проведении реакции при pH 11 подробнее
чем компенсирует снижение окислительной способности в результате образования
комплексный ион Ag (NH 3 ) 2 + .Таким образом, общая ячейка
потенциал для восстановления ионов серебра до металлического серебра на самом деле более благоприятен в
водного аммиака, чем в стандартных условиях.

2 (Ag (NH 3 ) 2 + + e Ag + 2 NH 3 ) E o красный = 0,373 В
+ C 6 H 12 O 6 + H 2 O C 6 H 12 O 7 + 2 H + + 2 e E o ox = 0.600 В
2 Ag (NH 3 ) 2 + + C 6 H 12 O 6
+ H 2 O 2 Ag + C 6 H 12 O 7
+ 2 NH 4 +
E o = 0,973 В


Использование уравнения Нернста для измерения равновесия
Константы

Уравнение Нернста можно использовать для измерения константы равновесия реакции.К
понять, как это делается, мы должны признать, что происходит с потенциалом клетки как
окислительно-восстановительная реакция приходит в равновесие. Когда реакция приближается к равновесию,
движущая сила реакции уменьшается, и потенциал ячейки приближается к нулю.

Какие последствия это имеет для уравнения Нернста?

В состоянии равновесия коэффициент реакции равен константе равновесия (Q c
= K c ), а общий потенциал клетки для реакции равен нулю (E
= 0).

В состоянии равновесия :

Преобразование этого уравнения дает следующий результат.

В состоянии равновесия :

По этому уравнению мы можем вычислить равновесие
константа для любой окислительно-восстановительной реакции, исходя из потенциала ячейки в стандартном состоянии:

или, в более удобном случае:

Эту технику, использованную в практической задаче 10, можно даже использовать для
рассчитать константы равновесия для реакций, которые, кажется, не включают
Снижение окисления.