Електричний струм в електролітах

ТЕМА. Електричний струм у рідинах

Чи проводять рідини електричний струм? Розглянемо дослід. У посудину з дистильованою водою опустимо два електроди. Зберемо коло із джерела струму, ключа, лампочки та чутливого амперметра. Якщо замкнути коло, то стрілка амперметра не відхилиться. Це означає, що дистильована вода не містить вільних носіїв заряду й у колі немає струму.

У такий же спосіб можна переконатися, що суха кам'яна сіль так само є діелектриком.

А тепер «об'єднаємо» ці два діелектрики: насиплемо у посуди­ну з водою дві-три ложки кам'яної солі. Ми побачимо, що лампоч­ка загориться, причому в міру розчинення солі розжарення лампи збільшується.

Цей дослід доводить, що підсолена вода є провідником, причому носії заряду з'являються під час розчинення солі у воді.

За допомогою подібних дослідів можна визначити, що практично усі водні розчини солей, кислот і лугів є провідниками електричного струму.

ü Електролітами називаються речовини, розчини яких проводять електричний струм.

Чим же обумовлюється провідність електролітів?

Електричний струм в електролітах

Молекули солей, кислот і лугів утворені позитивними й негативними йонами, що утримуються силами електростатичного притягування. Наприклад, у молекулах кам'яної солі NaCl позитивно заряджений іон натрію Na⁺ притягується до негативного йона хлору СІ^-. У водяному розчині молекули води послаблюють зв'язок між іонами:

При зіткненнях, обумовлених тепловим рухом, молекула розпадається на позитивні й негативні йони, що стають носіями заряду в електроліті.

Таким чином, носіями заряду в електролітах є йони, тобто електроліти мають іонну провідність.

ü Розпад молекул на йони називають електролітичною дисоціацією.

Зі збільшенням температури ступінь дисоціації зростає, а, отже, збільшується концентрація позитивно і негативно заряджених іонів.

У розчині може відбуватися також процес, що називається рекомбінацією.

ü Рекомбінація — процес з'єднання йонів у нейтральні молекули.

Між процесами електролітичної дисоціації й рекомбінації йонів за незмінних умов установлюється динамічна рівновага, за якої число молекул, що розпадаються на йони за одиницю часу, дорівнює числу пар іонів, що за цей час з'єднуються в нейтральні молекули.

Іони в електролітах рухаються хаотично доти, поки в рідину не опускаються електроди. Тоді на хаотичний рух іонів накладається їхній упорядкований рух до відповідних електродів, і в рідині ви­никає електричний струм.

За йонної провідності проходження струму пов'язане з перено­сом речовини. На електродах відбувається виділення речовин, що входять до складу електролітів.

ü Процес виділення речовини на електродах при проходженні елек­тричного струму через електроліт називають електролізом.

На аноді негативно заряджені йони віддають свої зайві електрони (у хімії цей процес називається окисною реакцією), а на катоді позитив­ні йони одержують електрони, яких не вистачає (відновна реакція).

Закон Фарадея

Кожний іон, що в процесі електролізу нейтралізується на електроді й виділяється на ньому у вигляді нейтрального атома, має визначену масу. Але водночас він переносить через електроліт визначений заряд. Тому і маса речовини, що виділилася, і кількість електрики, що пройшла, пропорційні числу йонів, що підходять до даного електроду.

Кількісно закон електролізу був установлений дослідним шляхом Майклом Фарадеєм у першій половині XIX сторіччя. Фарадей виявив, що

ü маса речовини, яка виділилась на електроді при проходженні електричного струму, пропорційна заряду, що пройшов через електроліт.

Оскільки , де I — сила струму, t — час проходження струму, то

Сталу kназивають електрохімічним еквівалентом речовини. Зміст цього коефіцієнта можна з'ясувати з виразу:

ü Електрохімічний еквівалент чисельно дорівнює масі речовини в кг, що виділяється при проходженні 1 Кл електрики.

Як бачимо, електрохімічні еквіваленти неоднакові не тільки для різних речовин, але й для тієї самої речовини в різних сполуках, у яких вона має різну валентність (наприклад, CuCl і CuS0₄).

Поиск по сайту: