Тема: Электрический ток в растворах и расплавах электролитов

Жидкости по своим электрическим свойствам также делятся на проводники (раствор кислоты в воде) и диэлектрики (дистиллированная вода, раствор сахара в воде). Есть среди жидкостей и полупроводники.

Вещества, водные растворы (или расплавы) которых являются проводниками, называют электролитами.

Разберемся, почему раствор кислоты проводит электрический ток. Вода обладает свойством в 81 раз ослаблять действие электрических связей (сил притяжения) в химическом соединении. Так, молекула поваренной соли (NaCl) в водном растворе распадается (диссоциирует) на положительные ионы натрия Na⁺ и отрицательные ионы хлора Сl^-, а молекула кислоты — на положительно заряженные ионы водорода и отрицательно заряженные ионы кислотного остатка. Этот процесс начинается без всякого воздействия электрического тока! Называется он электролитической диссоциацией. Множество ионов движется в беспорядке внутри раствора, то соединяясь друг с другом (рекомбинируя), то снова распадаясь. Если подвести к раствору электрический ток, опустив в него металлические пластины — электроды и соединив их с полюсами источника тока, то под воздействием электрического поля ионы начинают двигаться упорядоченно: положительные ионы (в нашем случае водорода) устремляются к отрицательному электроду (катоду^-), а отрицательные ионы — к положительному электроду (аноду⁺). Цепь замыкается — электрическая лампочка светится. Поскольку направлением тока в цепи условно считается направление от « + » к «-», то положительные ионы двигаются по направлению тока, их называют катионами («идущий вниз, по течению»), а отрицательные ионы — анионами («идущие против течения»).

Что же происходит дальше? Положительно заряженные ионы водорода приближаются к катоду, и на катод переходят электроны. Перешел один электрон — образовался атом водорода, потом два таких атома объединились в молекулу, мы видим пузырьки газа — водорода. А отрицательные ионы отдают свои электроны аноду, также превращаясь в нейтральные молекулы.

Процесс выделения вещества на электродах при протекании электрического тока через раствор или расплав будем называть электролизом. Каково его практическое применение? Например, электролиз позволяет получить чистое вещество из расплава или раствора, наносить покрытие на поверхность металлов (этот процесс называется гальваностегией).

Первый закон Фарадея.

Количество вещества, выделяющегося на электроде, прямо пропорционально электрическому заряду, прошедшему через электролит.

Или другими словами:

Масса т вещества, выделяющегося на электроде при электролизе, пропорциональна силе тока I и времени t его прохождения: m = kIt, где k — коэффициент пропорциональности, получивший название электрохимический эквивалент вещества.

Электрохимический эквивалент вещества численно равен массе этого вещества, выделяющегося на электроде за 1 с при прохождении через электролит тока силой 1 А:

Второй закон Фарадея.

Электрохимические эквиваленты веществ прямо пропорциональны отношениям их атомных масс к валентности.

В таблице приведены электрохимические эквиваленты некоторых веществ. Двухвалентный атом несет двойную, трехвалентный — тройную порцию зарядов по сравнению с одновалентными ионами.

Задача. При серебрении изделия на катоде за 30 мин отложилось серебро массой 4,55 г. Определите силу тока при электролизе.

Задача. Сколько серебра осело на катоде электролизной установки, если процесс электролиза длился 10 мин при силе тока 25 А?

Задача За какое время на катоде электролитической ванны выделится 40 г хрома, если электролиз проходит при силе тока 25 А?