Билет №2 Электропроводимость электролитов. Законы электролиза. Применение.

Электролитами называют растворы, которые обладают способностью проводить электрический ток. Если в электролите создать электрическое поле, то возникнет электрический ток, соответственно, положительные ионы будут двигаться по направлению к катоду, а отрицательные ионы и электроны – к аноду. Например, электролитами являются растворы щелочей, солей, кислот. Также электролиты получаются при плавлении солей, если соли в твердом состоянии являлись ионными кристаллами. Расплавленные металлы – тоже электролиты, причем носителями заряда в них являются не только ионы, но и электроны!

Почему в электролите возникает ионная проводимость? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим такое явление, как электролитическая диссоциация. Диссоциацией называют распад молекул на ионы, который возникает под действием электрического поля полярных молекул растворителя. Если распавшиеся разноименно заряженные ионы встретятся и столкнутся, то они могут снова объединится в нейтральные молекулы. Такое явление называется рекомбинацией. Если в растворе нет электрического поля, то устанавливается динамическое равновесие, то есть процессы диссоциации и рекомбинации уравновешивают друг друга.

Когда через электролит проходит ток, то на электродах выделяются вещества, входящие в состав электролита. Такой процесс называется электролизом. Процесс электролиза изучал М. Фарадей и вывел следующую закономерность (закон Фарадея). Пусть в течение времени t через электролит проходит ток, сила тока I. За это время на электроде выделяются вещества, входящие в состав электролита. Фарадей показал, что масса данного вещества составляет

где k – электрохимический эквивалент данного вещества.

Электрохимический эквивалент численно равен массе выделившегося на электроде вещества при прохождении через электролит заряда в 1 Кл:

т.к.

Кроме того, электрохимический эквивалент можно получить по-другому: ,

где F=9,65×10⁴ Кл/моль (число Фарадея), А – атомная масса элемента (в кг/моль), z – валентность.

В современной науке и технике используются свойства электролиза. Например, при покрытии одного металла тонким слоем другого металла или для получения отслаиваемых покрытий.

Билет №3 Электропроводимость газов. Несамостоятельный и самостоятельный газовые разряды. Газовые разряды в природе и технике.

Электрический ток в газах представляет собой встречный поток ионов и свободных электронов и возникает вследствие процесса ионизации газа. Ионизация газа представляет собой процесс, когда молекулы газа теряют электроны, соответственно, превращаются в положительные ионы. Это происходит из-за действия высокой температуры (термоэлектронная эмиссия) или влияния некоторых лучей. Освободившиеся электроны могут присоединиться к нейтральным атомам или молекулам, которые тогда становятся отрицательными ионами. Такие свободные электроны и ионы позволяют газу проводить ток. Процесс прохождения электрического тока через газ называют газовым разрядом.

Различают два вида газовых разрядов: самостоятельные и несамостоятельные. Несамостоятельные разряды возникают под действием внешних факторов (называемых внешними ионизаторами) и оканчиваются при окончании действия данных факторов. Самостоятельные разряды возникают в результате процессов в газе, происходящих из-за напряжения, приложенного к газу. Такие разряды продолжаются и после окончания действия ионизатора. Видами самостоятельного разряда являются:

- тлеющий разряд, возникающий в трубке при низком давлении – примером является свечение лампы дневного света;

- дуговой разряд, возникающий между двух близко расположенных электродов – имеет вид ослепительной дуги

- искровой разряд, возникающий при пробое – когда напряженность поля превышает значение пробивного напряжения для данного газа – примером является молния;

- коронный разряд, возникающий когда один из электродов имеет вид острия.

Плазмой называют такое состояние вещества, когда часть вещества находится в ионизированном виде. Плазму, возникающую в газовом разряде, называют газоразрядной. Плазма возникает не только при прохождении тока через газ. Если газ нагреть до высоких температур, то он может перейти в плазменное состояние. Например, внутренние области звезд (в том числе и солнце) находятся в плазменном состоянии.

Для освещения помещений часто используют лампы дневного света, представляющие собой газосветные трубки, стенки которых покрыты специальным составом — Люминофором. Люминофор светится под действием излучения разреженного газа, возникающего при прохождении тока в лампе. Люминофор поглощает главным образом невидимое излучение, а сам испускает световое излучение, по составу близкое видимому излучению Солнца, Внутри ламп дневного света находятся разреженный инертный газ и пары ртути.