7. Электрический ток в растворах и расплавах. Электрический ток в жидкостях

Электролиты-растворы солей, кислот и щелочей в воде. В процессе взаимодействия молекул растворённого вещества с молекулами воды возникают положительные и отрицательные ионы. Процесс распада молекул растворённого вещества на ионы называется электролитической диссоциацией. Например:

Э лектрическое поле создаётся электродами - проводниками соединёнными с источниками тока. Положительный электрод называется анодом, отрицательный - катодом. В электрическом поле создаются два потока частиц. Отрицательные ионы движутся к аноду, положительные к катоду.

Получив недостающие или отдав избыточные электроны, атом или молекулы, могут остаться на электродах. Процесс выделение вещества с помощью электрического тока называется электролизом. Так как встречные потоки разноименные, то общая сила тока равна (1),

q - заряд иона,

n- концентрация ионов,

- скорости ионов.

Массовый расход можно вычислить, представляя движение ионов, как движение недиссоциированных молекул с относительной скоростью ионов.

или (2)

разделив уравнения (1) на (2) получим

откуда масса выделившегося вещества равна

, где - масса одной молекулы.

или или

- молярная масса ионов

- валентность вещества; m-масса выделившегося вещества

электрический эквивалент тогда

Например : при электролизе хлорида цинка n масса выделившегося вещества равна:

или

Следует учесть, что на электродах могут выделяться атомы и молекулы, не входящие в состав растворённого вещества. При электролизе Na₂SO₄ на катоде будет выделяться водород, а на аноде кислород т.к. атомы натрия вступают в реакцию с водой

, а на аноде

(Г.С.Лансберг “ Элементарный учебник физики”)

Чаще всего необходимо определить массу вещества, выделяющегося на одном из электродов, для этого используют первый закон Фарадея

m - масса выделившегося вещества

k - электрохимический эквивалент вещества

I - сила электрического тока

t - время электролиза

Применение электролиза:

1.Получение чистых металлов из растворов или расплавов

2.Снятие металлических рельефных копий с изделий.

3.Покрытие металлических изделий защитным слоем другого металла

4.Электрополировка изделий и т.д.

Закон Ома для электрического тока в жидкости.

разделим и умножим правую часть на напряжённость электрического поля

подвижность зарядов

Е или - закон Ома, где - удельная проводимость электролита.

Вольт-амперная характеристика электролита - прямая линия (при постоянной температуре) При увеличении температуры электролитов увеличивается степень диссоциации ионов, а значит их концентрация, поэтому удельное сопротивление электролита уменьшается. Электролиты обладают ионной проводимостью - т.е. носители заряда ионы.

Вопросы:

1. Что называется электролитом?

2. Что называется электролитической диссоциацией?

3. Что называется проводниками?

4. Что называется проводником первого рода?

5. Что называется проводником второго рода?

6. Какой процесс называется электролизом?

7. Всегда ли на электродах выделяется растворённое вещество?

8. Запишите I закон Фарадея.

9. Где применяется электролиз?

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 12

1. Определить массу серебра, выделившегося на катоде при электролизе азотнокислого серебра за 2 часа, если к раствору приложено напряжение 2В, а его сопротивление 5 Ом. к=1,118∙10^-6 кг/Кл.

2. При серебрении изделия за 3 часа на катоде отложилось 4,55 г серебра. Определить силу тока при серебрении, к=1,118∙10^-6 кг/Кл.

3. В электролитической ванне с раствором медного купороса на катоде за 20 мин. Выделилось 1,64 г меди. Амперметр, включённый в цепь, показал ток 3,8А. Правильно ли проградуирован амперметр?

4. Какое время требуется, чтобы выделилось 29,8 г кислорода при электролизе воды током 2А (k=0,0829∙10^-6кг/Кл)

5. Определите электрохимический эквивалент свинца, если за 2ч электролиза при силе тока 5А на катоде выделилось 96,66 г свинца.

6. Сколько никеля выделится при электролизе за 1ч при токе 10А, если известно, что химический эквивалент никеля равен 0,0294 кг/моль?

7. При электролитическом способе получения никеля расходуется 10кВт∙час электроэнергии на килограмм. Электрохимический эквивалент никеля 3∙10^-7 кг/Кл, а его плотность 8,9∙10³ кг/м³.