Электрический ток в жидкостях

Электрический ток в различных средах

ВОПРОСЫ:

• Электролитическая диссоциация
• Электрический ток в электролитах. Электролиз
• Законы электролиза
• Применение электролиза

Вопрос 1

Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация

По электрическим свойствам все жидкости можно разделить на 2 группы:

ЖИДКОСТИ

ПРОВОДЯЩИЕ

НЕПРОВОДЯЩИЕ

Не содержащие свободные заряженные частицы (недиссоциирующие)

Содержащие свободные заряженные частицы (диссоциирующие) - электролиты

К ним относятся дистилированная вода, спирт, минеральное масло…

К ним относятся растворы (чаще всего водные) и расплавы солей, кислот и оснований

Распад нейтральных молекул вещества в растворителе на положительные и отрицательные ионы под действием электрического поля полярных молекул воды называется Э лектролитической диссоциацией

Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация поваренной соли

Na Cl

NaCl  Na + + Cl -

Диссоциация других веществ:

CuSO 4  Cu 2+ + SO 4 2-

HCl  H + + Cl -

H 2 SO 4  H + + H + + SO 4 2-

Cl -

Na +

CaCl 2  Ca 2+ + Cl - + Cl -

При диссоциации ионы металлов и водорода всегда заряжены положительно , а ионы кислотных радикалов и группы ОН - отрицательно

Вопрос 2

Электрический ток в электролитах. Электролиз

Электролиз

Ионы в электролите движутся хаотично, но при создании электрического поля характер движения становится упорядоченным: положительные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательные ионы (анионы) движутся к аноду

- (катод)

+ (анод)

+

-

Электрический ток в электролитах представляет собой упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов

+

-

-

+

+

-

Электролиз

Рассмотрим, что происходит, когда ионы достигают электродов (на примере медного купороса)

CuSO 4  Cu 2+ + SO 4 2-

На катоде:

Положительные ионы меди, подходя к катоду, получают два недостающих электрона, восстанавливаясь до металлической меди

- (катод)

Cu 2+ + 2 е  Cu 0

+

В процессе протекания тока через электролит на катоде происходит оседание слоя чистой меди – электролиз раствора медного купороса

Cu 2+

+

Cu 2+

Электролиз

На аноде:

+ (анод)

Сульфат - ионы SO 4 2- , подходя к аноду, отдают ему два лишних электрона, которые через источник тока поступают на катод и присоединяются к положительным ионам меди

-

SO 4 2-

-

SO 4 2-

Выделение вещества на электродах вследствие окислительно – восстановительных реакций при прохождении тока через электролит называется электролизом

Вопрос 3

Законы электролиза

Законы электролиза

Исследовал электролиз и открыл его законы английский физик Майкл Фарадей в 1834 году

Первый закон электролиза

Масса вещества, выделившегося на электродах при электролизе, прямо пропорциональна величине заряда, прошедшего через электролит

k – электрохимический эквивалент вещества

(равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит заряда 1 Кл)

Майкл Фарадей (1791 – 1867) Открыл явление электромагнитной индукции, законы электролиза, ввел представления об электрическом и магнитном поле

Если учесть, что q = I t , то

Законы электролиза

Второй закон электролиза

При одинаковом количестве электричества (электрическом заряде, прошедшем через электролит) масса вещества, выделившегося при электролизе, пропорциональна отношению молярной массы вещества к валентности

M – масса выделившегося вещества k – электрохимический эквивалент М – молярная масса вещества n – валентность вещества

Заряд, необходимый для выделения 1 моля вещества, одинаков для всех электролитов. Он называется числом Фарадея F

Электрохимический эквивалент и число Фарадея связаны соотношением

Как отсюда экспериментально определить заряд электрона?

Физический смысл электрохимического эквивалента

Отношение массы иона к заряду иона

Как экспериментально определить заряд электрона?

Заряд электрона

1874 г

Зависимость сопротивления электролита от температуры

Температурная зависимость сопротивления электролита объясняется в основном изменением удельного сопротивления. , где альфа - температурный коэффициент сопротивления.

Для электролитов всегда поэтому Сопротивление электролита можно рассчитать по формуле:

Вопрос 4

Применение электролиза

Применение электролиза

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА

Получение химически чистых веществ

Гальваностегия

Гальванопластика

Применение электролиза

Основателем гальванотехники и ее широчайшего применения является Б. С. Якоби , который изобрел в 1836 году гальванопластику

Гальванотехника - это отрасль прикладной электрохимии, смысл которой состоит в получении электролитическим путем металлических копий каких-либо предметов (гальванопластика) или же в нанесении этим же способом металлических покрытий на какие-либо поверхности (гальваностегия). Способ этот в свое время широко использовался в полиграфической промышленности и в определенных случаях применяется и сейчас

Борис Семенович Якоби (1801 – 1874) – русский академик, открывший гальванопластику, создавший первую конструкцию электродвигателя

Применение электролиза

1. Получение химически чистых веществ

Катод – тонкая пластина чистой меди, анод – толстая пластина неочищенной меди

Рафинирование меди

- катод

+ анод

CuSO4

При прохождении тока через электролит на катоде оседает чистая медь, анод расходуется и истощается

Примеси остаются в электролите или оседают на дно

При плотности тока 0,3 А на 1 дм 2 процесс идет несколько дней

Применение электролиза

1. Получение химически чистых веществ

Получение алюминия

Алюминий получают электролитическим способом из глинозема (вспомните – алюминий является одним из самых распространенных химических элементов земной коры и содержится в любой глине)

Осуществив, например, электролиз раствора поваренной соли NaCl , мы можем получить сразу 3 полезных химических вещества:

Газообразные водород и хлор, а также раствор едкого натра NaOH

Применение электролиза

2. Гальваностегия

Гальваностегия – покрытие предметов неокисляющимся металлами для защиты от коррозии

( Ni, Zn, Ag, Au, Cu)

Приведите примеры защитных покрытий в быту и технике

Применение электролиза

3. Гальванопластика

Гальванопластика – получение отслаиваемых копий предмета, полученных путем осаждения металла на поверхности предмета электролитическим способом

Применение:

• Получение рельефных копий барельефов, статуй
• Изготовление клише, полиграфия
• выпуск ценных бумаг, денег

Применение электролиза

Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях: получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование); электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка); электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.); очистка воды - удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной); электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.).