47.Електричний струм в електролітах. Закони електролізу Фарадея.

Рідини, як і тверді тіла, можуть бути діелектриками, провідниками і напівпровідниками. Рідіні, Як І тверді тіла, мо-жуть буті діелектрікамі, провіднікамі І напівпровіднікамі. Діелектриком є також дистильована вода. Діелектріком є такоже дістільована вода. До провідників належать розплави і розчини електролітів: кислот, лугів і солей. До провідніків належать розплаві І розчин електролітів: кислот, лугів І солей. Рідкими напівпровідниками є розплавлений селен, розплави сульфідів та ін. Рідкімі напівпровіднікамі є розплавленій селен, розплаві сульфідів та ін.

Під час розчинення електролітів під впливом електричного поля полярних молекул води відбувається розпад молекул електролітів на іони. Під годину розчиненого електролітів Під вплива електричного поля полярних молекул води відбувається розпад молекул електролітів на іоні. Цей процес називають електролітичною дисоціацією , в результаті якої нейтральні молекули розпадаються на позитивні та негативні іони. Цей процес називають електролітічною дісоціацією, в результаті якої нейтральні молекули розпадаються на Позитивні та негатівні іоні. В електроліті з'являються вільні носії зарядів і він починає проводити струм. У електроліті з'являються Вільні носії зарядів І ВІН почінає проводитись струм. Оскільки заряд у водних розчинах чи розплавах електролітів переноситься іонами, то таку провідність називають іонною . Оскількі заряд у водних розчин чи розплавах електролітів переноситися іонамі, то таку провідність називають іонною. За іонної провідності проходження струму пов'язано із перенесенням речовини. За іонної провідності проходження Струму пов'язано Із перенесеним речовини. На електродах відбувається виділення речовин, які входять до складу електроліту. На електрода відбувається віділення Речовини, які входять до складу електроліту. На аноді негативно заряджені частинки віддають свої зайві електрони (окиснювальна реакція), а на катоді позитивні іони отримують електрони (реакція відновлення). На аноді негативно заряджені частинки віддають свої зайві електроних (окиснювальної реакція), а на катоді Позитивні іоні отримуються електроних (реакція Відновлення). Процес виділення на електроді речовини, пов'язаний із окиснювально-відновлювальними реакціями, називають електролізом . Процес віділення на електроді Речовини, пов'язаний Із окиснювально-відновлювальнімі реакціямі, називають електролізом.

Розглянемо явище електролізу на прикладі мідного купоросу. Розглянемо явища електролізу на прікладі мідного купоросу. В результаті електролітичної дисоціації CuSO ₄ = Cu ^{2 +} + SO ₄ ^{2 +} . У результаті електролітічної дісоціації CuSO ₄ = Cu ^{2 + +} SO ₄ ^{2 +.} Позитивно заряджені іони міді під дією електричного струму будуть переміщуватися до катода, де отримають електрони і виділяться на ньому у вигляді нейтральних атомів міді (рис. 4.3.4). Позитивно заряджені іоні міді Під дією електричного Струму Будуть переміщуватіся до катода, де отрімають електроних І віділяться н ньому у вігляді нейтральних атомів міді (рис. 4.3.4). Негативно заряджені іони під дією електричного поля перемістяться до анода, де віддадуть вільні електрони і також виділяться на ньому. Негативно заряджені іоні Під дією електричного поля перемістяться до анода, де віддадуть Вільні електроних І такоже віділяться н ньому.

Нехай за час t через електроліт буде перенесено заряд . Нехай за годину t через електроліт буде перенесено заряд. Кількість іонів, які досягли електрода, дорівнюватиме: Кількість іонів, які досяглі електрода, дорівнюватіме:

, ,

де q ₀ = Ze - заряд іона; Z - валентність іона; e - елементарний заряд. де q ₀ = Ze - заряд Йона; Z - валентність Йона; e - елементарний заряд.

Кількість іонів N дорівнює кількості атомів речовини, що виділиться на електроді, а маса виділеної речовини Кількість іонів N дорівнює кількості атомів Речовини, Що віділіться на електроді, а маса віділеної Речовини

, (4.3.3) , (4.3.3)

де m ₀ - маса одного атома, де m ₀ - маса одного атома, ; m - молярна маса речовини. ; M - молярна маса речовини.

Для кожного хімічного елемента можна у виразі (4.3.3) виділити сталу величину k , яку називають електрохімічним еквівалентом речовини: Для шкірного хімічного елемента можна у віразі (4.3.3) віділіті стала величина k, Яку називають електрохімічнім еквівалентом Речовини:

. . (4.3.4) (4.3.4)

У СІ електрохімічний еквівалент вимірюють у кілограмах на кулон: У СІ електрохімічній еквівалент вімірюють у кілограмах на кулон:

[ k ] = кг/Кл. [K] = кг / Кл.

Виходячи з цього можна записати, що Виходячи з задовольняють можна Записати, Шо

m = kq = kI D t . m = kq = kI D t. (4.3.5) (4.3.5)

Маса речовини, яка виділяється на катоді за час D t , пропорційна силі струму і часу . Маса Речовини, Яка віділяється на катоді за годину D t, пропорційна сілі Струму І годині. Це твердження, встановлене експериментально Фарадеєм (1831 р.), має назву першого закону Фарадея для електролізу . Це твердження, встановлення ля, Фарадеєм (1831 р.), МАЄ назву Першого закону Фарадея для електролізу.

Електрохімічний еквівалент речовини визначено для всіх хімічних елементів. Електрохімічній еквівалент Речовини визначи Для всіх хімічніх елементів. Він є табличною величиною, але його не важко розрахувати: ВІН є Табличні величини, но Його НЕ Важко Розрахувати: , де , Де - хімічний еквівалент речовини. - Хімічний еквівалент речовини. Добуток числа Авогадро на заряд електрона називають сталою Фарадея: Добуток числа Авогадро на заряд електрону називають стало Фарадея:

F = N _A e = 6,02·10 ²³ 1/моль ×1,6·10 ^-19 Кл = 96500 Кл/моль. F = N _A e = 6,02 · ^{23 жовтня} 1/моль × 1,6 · 10 ^-19 Кл = 96500 Кл / моль.

Стала Фарадея дорівнює заряду, під час перенесення якого одновалентними іонами через розчин або розплав електроліту виділяється 1 моль речовини. Стала Фарадея дорівнює заряду, Під годину перенесення якого одновалентними іонамі через розчин або розплав електроліту віділяється 1 моль речовини.

З цих міркувань вираз (4.3.4) набуде вигляду: З ціх міркувань виразивши (4.3.4) набуде виглядах:

. . (4.3.6) (4.3.6)

Формула (4.3.6) виражає другий закон Фарадея для електролізу: електрохімічні еквіваленти різних речовин прямо пропорційні їх хімічним еквівалентам. Формула (4.3.6) віражає другий закон Фарадея для електролізу: електрохімічні Еквіваленті різніх Речовини прямо пропорційні також їх хімічнім еквівалентам. Якщо у вираз (4.3.5) підставити співвідношення (4.3.4), то отримаємо об'єднаний закон Фарадея для електролізу : ЯКЩО у виразі (4.3.5) підставіті співвідношення (4.3.4), то отрімаємо об'єднаний закон Фарадея для електролізу:

. .

Явище електролізу має широке застосування в електрометалургії (добування чистих металів); у гальваностегії (нанесення металевих покриттів для запобігання корозії металів); у гальванопластиці (виготовлення копій з матриць) тощо. Явища електролізу МАЄ широко застосування в електрометалургії (добування чистих металів); у гальваностегії (нанесення металева покріттів для Запобігання корозії металів); у гальванопластіці (виготовлення копій з матриці) тощо. Будову хімічних джерел струму (гальванічних елементів та акумуляторів) також засновано на процесах взаємодії металів з електролітами. Будову хімічніх джерел Струму (гальванічніх елементів та акумуляторів) також засновано на процесах взаємодії металів з електролітамі.