ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ

ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ
1.Что такое электролиты?
Электролиты – это водные растворы солей, кислот, щелочей, обладающие ионной
проводимостью.
Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и
отрицательно заряженные ионы.
Иначе, электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание
электрического тока сопровождается переносом вещества.
2.Что происходит, например, с хлоридом меди (соль) при попадании в воду?
Попадая в воду, соль, под действием
полярных молекул воды, распадается
на ионы – хлора и меди:
Расщепление молекул электролита
на положительные и отрицательные
ионы под действием растворителя
называется электролитической
диссоциацией.
Эти ионы участвуют в тепловом
хаотичном движении. При встрече
двух разноименных ионов происходит
рекомбинация, т.е. соединение в
нейтральную молекулу.
1.Диссоциация молекул поваренной соли под
действием полярных молекул растворителя
(воды).
Упрощенная
схема электролитической диссоциации.
2.
3. Что произойдет, если в раствор хлорида меди опустить два заряженных
проводника – анод и катод?
1
Если в раствор хлорида меди
опустить два заряженных проводника
– анод и катод, т.е. создать
электрическое поле, то ионы придут в
упорядоченное движение:
положительные ионы меди движутся
к катоду, а отрицательно заряженные
ионы хлора – к аноду (см рис) .
Значит, электрический ток в
электролитах представляет собой
упорядоченное движение
положительных и отрицательных
ионов.
Каждый ион хлора, достигнув анода, отдает ему один электрон и превращается в
нейтральный атом хлора.
Cl 1  e  Cl 0
После этого нейтральные атомы хлора соединяются попарно и образуют молекулы
хлора Cl2. Этот газ в виде пузырьков выделяется на аноде.
А ионы меди, достигнув катода, нейтрализуются избыточными электронами катода и
превращаются в нейтральные атомы, оседающие на катоде.
Cu 2  2e  Cu 0
Значит, прохождение электрического тока через электролит сопровождается
выделением веществ на электродах.
Явление выделения на электродах веществ, входящих в состав электролита, при
протекании через него электрического тока, называется электролизом.
4.Закон электролиза Фарадея.
Явление электролиза было открыто в 1800 году анг. Учеными У.Никольсоном и А.
Карлейном, наблюдавшими выделение пузырьков кислорода на аноде и водорода на
катоде при погружении электродов в воду.
Математически расчет вещества, выделившегося на катоде, можно провести,
применяя закон Фарадея для электролиза (открыт в 1833 г.):
Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду q,
прошедшему через электролит:
m = kq = kIt.
Величину k называют электрохимическим эквивалентом, измеряют в
кг
и находят
Кл
для разных веществ в таблице.
Масса выделившегося на электроде вещества равна массе всех ионов, пришедших к
электроду.
***Электрохимический эквивалент зависит от рода вещества (молярной массы и
2
валентности):
1.электрохимический эквивалент k равен отношению массы m0 иона данного вещества
к его заряду q0. Так как заряд иона равен произведению валентности вещества n на
элементарный заряд e (q0 = ne), то выражение для электрохимического эквивалента k
можно записать в виде
Здесь NA – постоянная Авогадро, M = m0NA – молярная масса вещества, F = eNA –
постоянная Фарадея.
F = eNA = 96485 Кл / моль.
Постоянная Фарадея численно равна заряду, который необходимо пропустить через
электролит для выделения на электроде одного моля одновалентного вещества.
Закон Фарадея для электролиза приобретает вид:
5 Применение электролиза.
1.Гальваностегия – это декоративное
или антикоррозийное покрытие
металлических изделий тонким слоем
другого металла (никелирование,
хромирование, омеднение, золочение,
серебрение).
Ведро для
шампанского.
Применена позолота и
никелирование.
2.Гальванопластика – это
электролитическое изготовление
металлических копий, рельефных
предметов.
Металлические фигуры в Исаакиевском соборе
в Санкт-Петербурге.
3
3. Электрометаллургия – это
получение чистых металлов (Al, Na,
Mg, Be) при электролизе
расплавленных руд.
4.Рафинирование металлов – это
очистка металлов от примесей с
помощью электролиза, когда
неочищенный металл является
анодом, а на катоде оседает
очищенный.
4