Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Билет номер 18

Носители электрического заряда в растворах и расплавах электролитов.

Электрический ток в метал­лах никакими химическими процессами не сопровождается. Это объяс­няется тем, что носителями тока в металлах являются электроны. Но существует такой класс проводников, в которых электрический ток всегда сопровождается определенными хи­мическими изменениями: растворы солей, кислот и оснований, т. е. растворы электролитов, а также их расплавы.

Соединим с источником тока по­следовательно лампу и электроли­тическую ванну с дистиллированной водой, в которую опущены угольные электроды. Химически чистая вода почти не проводит электрического тока. Замкнув цепь, мы увидим, что лампа не горит. Однако если мы раст­ворим в воде какую-нибудь соль, например медный купорос, то лампа загорится, а на катоде из раствора выделится медь.

При протекании электрического тока через растворы электролитов вместе с зарядом всегда перено­сится вещество (это явление назы­вается электролизом). Отсюда сле­дует, что носителями тока в этих проводниках являются заряженные атомы, или группы атомов, т. е. ионы.

Как известно из курса химии, при растворении в воде солей, кислот и щелочей нейтральные молекулы этих веществ расщепляются на поло­жительные и отрицательные ионы. Это явление называется электроли­тической диссоциацией. Растворы электролитов всегда содержат неко­торое число ионов: катионов (поло­жительных ионов) и анионов (отри­цательных ионов). Пока электрическое поле отсутствует, ионы совер­шают только беспорядочное тепло­вое движение. Но в электрическом поле ионы, подобно электронам в ме­таллах, начинают дрейфовать в на­правлении действующей на них силы: катионы — к катоду, анионы — к аноду.

Электрический ток в растворах (или расплавах) электролитов пред­ставляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях.

• Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Под количеством электричества имеется в виду электрический заряд, измеряемый, как правило, в кулонах.

• Второй закон электролиза Фарадея: для данного количества электричества (электрического заряда) масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорционально эквивалентной массе элемента. Эквивалентной массой вещества является его молярная масса, делённая на целое число, зависящее от химической реакции, в которой участвует вещество.

Законы Фарадея можно записать в виде следующей формулы:

где:

• m — масса осаждённого на электроде вещества в граммах
• Q — полный электрический заряд, прошедший через вещество
• F = 96,485 C mol⁻¹ — постоянная Фарадея
• M — молярная масса вещества
• z — валентное число ионов вещества (число электронов на один ион).

Заметим, что M/z — это эквивалентная масса осаждённого вещества.

Для первого закона Фарадея M, F и z являются константами, так что чем больше величина Q, тем больше будет величина m.

Для второго закона Фарадея Q, F и z являются константами, так что чем больше величина M/z (эквивалентная масса), тем больше будет величина m.

В простейшем случае постоянного тока электролиза приводит к:

и тогда

где: