ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

37. Электролиз

Как было указано выше, к числу проводников электрического тока наряду с металлами, их сплавами и углем относятся также растворы кислот, щелочей и солей. При прохождении тока через металлический проводник в последнем не происходит изменения вещества. Электрический ток в таких проводниках вызывается движением свободных электронов вдоль проводника.

Ток, проходя по жидким проводникам, разлагает их на составные части. Поэтому жидкие проводники называются проводниками второго рода или электролитами в отличие от металлических проводников, которые называются проводниками первого рода. Разложение электролитов под действием электрического тока называется электролизом.

Электролиз производят в гальванических ваннах. Гальваническая ванна представляет собой сосуд, куда налита жидкость — электролит, подвергающаяся разложению током.

В сосуд с электролитом опускают две пластины (например, угольные), которые будут являться электродами. Присоединим отрицательный полюс источника постоянного тока к одному электроду (катоду), а положительный полюс — к другому электроду (аноду) и замкнем цепь. Явление электролиза будет сопровождаться выделением вещества на электродах. Как показывают опыты, при электролизе водород и металлы всегда выделяются на катоде. Отсюда следует, что прохождение тока по жидким проводникам связано с движением атомов вещества.

Что же представляет собою ток в электролитах?

Согласно современной теории нейтральная молекула вещества, попадая в растворитель, распадается (диссоциируется) на части — ионы, несущие на себе равные и противоположные электрические заряды. Это объясняется тем, что сила взаимодействия между зарядами, помещенными в среду с электрической проницаемостью е, уменьшается в е раз (см. формулу Кулона). Поэтому силы, связывающие молекулу вещества, на ходящуюся в растворителе с большой электрической проницаемостью (например воды =81), ослабевают, и достаточно тепловых соударов молекул, чтобы они начали делиться на ноны, т. е. диссоциировать.

Наряду с диссоциацией молекул в растворе происходит обратный процесс — воссоединение ионов в нейтральные молекулы (молизация).

Кислоты диссоциируют на положительно заряженные ионы водорода и отрицательно заряженные ионы кислотного остатка:

Если приложить к электродам постоянное напряжение, то между электродами образуется электрическое поле. Положительно заряженные ионы будут двигаться по направлению к катоду, отрицательно заряженные ионы — к аноду. Достигая электродов, ионы нейтрализуются. Рассмотрим электролиз воды (фиг. 52).

Электролиз воды. В качестве электролита берется вода. Для лучшей проводимости в воду добавляют немного кислоты, щелочи или соли. При пропускании тока через ванну на обоих электродах А и К будет видно выделение газовых пузырьков. Если поместить над электродами опрокинутые пробирки с водой, то пузырьки газов будут подниматься вверх, вытесняя воду. Пробирка, покрывающяя катод К, наполняется газом вдвое быстрее, чем другая пробирка. Если первую пробирку приподнять (не перевертывая ее) и поднести к ней зажженную спичку, то находящийся там газ сгорает голубоватым пламенем и слышится звук наподобие щелчка. Этот газ — водород.

Если поднести тлеющую лучинку к вынутой пробирке, покрывающей анод, то лучинка вспыхнет ярким пламенем. Это показывает, что в пробирке собран кислород.

При помощи описанного опыта было доказано, что вода состоит из химического соединения двух газов — кислорода и водорода.

Электролиз медного купороса. Нальем в сосуд раствор медного купороса и в качестве электродов опустим две угольные пластины. Молекулы медного купороса распадаются на ионы Си++ и SO4—. Подключим источник постоянного напряжения. Ионы начнут переходить к соответствующим электродам. Ион Си++, достигая катода, получает от него электроны и в виде нейтральной молекулы меди оседает на угольной пластине. Ион SO4—, подходя к аноду, отдает ему избыток электронов и превращается в нейтральный неустойчивый SO4, который распадается на SO3 и О. Кислород будет выделяться на аноде, a SO3, вступая в соединение с водой, образует молекулу серной кислоты:

Количество меди, отлагаемой на катоде, с течением времени будет увеличиваться, а количество меди в растворе будет становиться меньше. Если же угольный анод заменить медной пластиной, то выделяющийся на аноде SO4, вступая в химическое соединение с веществами пластины, дает вторичную реакцию:

В этом случае концентрация раствора не изменяется, но отложение меди на катоде сопровождается растворением медной анодной пластины.

Из предыдущего видно, что электрический ток в электролитах представляет собою движение заряженных частиц вещества — ионов. Таким образом, если металлические проводники обладают электронной проводимостью, то электролиты имеют ионную проводимость.

В проводниках второго рода, так же как и в проводниках первого рода, существует зависимость между напряжением (разностью потенциалов) и током, выраженная законом Ома.

3 Апрель, 2009              14488              ]]>Печать]]>
0 / 0 ( Нет оценки )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)

Вверх страницы