Электрический ток в растворах
Выше мы рассмотрели протекание электрического тока в проводниках, в частности, в металлах. В них электрический ток связан с упорядоченным движением электронов. Вообще же электрический ток может обеспечиваться не только движением электронов, но и движением ионов. Отрицательные и положительные ионы - это в прошлом нейтральные атомы, захватившие несколько чужих электронов или потерявшие несколько своих. Ионы образуются, например, при распаде молекул на составные части. Явление распада молекул называют диссоциацией.
Рассмотрим занимательный эксперимент, который позволит нам глубже понять природу электрического тока. Схема эксперимента представлена на рис.15. В соответствии со схемой следует соединить проводами лампочку, источник тока и две металлических пластины, опущенные в банку с водой. Отметим, что в домашних условиях для проведения эксперимента можно изготовить банку из большой пластиковой бутылки, к которой закрепить две столовых ложки, заменяющих металлические пластины. Источником тока может служить батарейка Корунд или Крона. В качестве индикатора (лампочки) следует использовать сверхминиатюрную лампу накаливания СМН-6,3. После сборки схемы рис. 15 лампочка не светится. Опустим в банку с водой щепотку поваренной соли NaCl. Лампочка сразу же засветится. По мере добавления соли лампочка будет светиться всё ярче и ярче. Жизненный опыт говорит нам, что лампочка может светиться лишь вследствие протекания через неё электрического тока. Значит, через лампочку, через подключённый к ней проводник протекает электрический ток, представляющий собой направленное движение электронов. Как мы уже знаем, причиной такого движения является электрическое поле, создаваемое источником тока. Действие электрического поля вызывает движение электрических зарядов в растворе, появляющихся в результате распада молекул поваренной соли NaCl. Действительно, при растворении соли в воде электрически нейтральная молекула NaCl распадается на положительно заряженный ион натрия Na+ и отрицательно заряженный ион хлора Cl-, точнее, у иона натрия не достаёт одного электрона, а у иона хлора имеется один лишний электрон. Под действием электрического поля источника тока
положительно заряженные ионы натрия Na+ устремляются к пластине, соединённой с минусом источника тока; на этой пластине, называемой катодом, происходит восстановление атомов натрия Na из их положительно заряженных ионов; такое восстановление осуществляется путём захвата ионами натрия Na+ электронов проводимости металла;
Наблюдатель А
Рис.
15
отрицательно заряженные ионы хлора Cl- устремляются к пластине, соединённой с плюсом источника тока; на этой пластине, называемой анодом, происходит восстановление атомов хлора Cl из их отрицательно заряженных ионов; такое восстановление осуществляется путём отдачи каждым ионом Cl- его избыточного электрона, который, как электрон проводимости металла, устремляется к плюсу батареи.
Восстановление электрически нейтрального атома из его иона называют рекомбинацией. Когда все ионы в растворе рекомбинируют, движение электрических зарядов в растворе прекратится, следовательно, прекратится движение электронов проводимости, значит, не будет электрического тока. Лампочка перестанет светиться.
На рис. 16 тремя схемами показан весь описанный выше процесс диссоциации.
1. Распад молекулы NaCl на ионы Na+ и Cl-
Рис.
16(а)