Электрический ток в жидкостях С электропроводностью растворов солей в воде ( электролитов ) связано очень многое в нашей жизни. С первого удара сердца (« живое » электричество в теле человека, на 80% состоящем из воды ) до автомобилей на улице, плееров и мобильных телефонов ( неотъемлемой частью этих устройств являются « батарейки » – электрохимические элементы питания и различные аккумуляторы – от свинцово - кислотных в автомобилях до литий - полимерных в самых дорогих мобильных телефонах ). В огромных, дымящихся ядовитыми парами чанах из расплавленного при огромной температуре боксита электролизом получают алюминий – « крылатый » металл для самолётов и банок для « Фанты ». Все вокруг – от хромированной решетки радиатора иномарки до посеребрённой серёжки в ухе когда - либо сталкивалось с раствором или расплавом солей, а следовательно и с электротоком в жидкостях. Не зря это явление изучает целая наука – электрохимия. Но нас сейчас больше интересуют физические основы этого явления

Диэлектрики – дистиллированная вода. Диэлектрики – дистиллированная вода. Проводники – водные растворы солей, кислот, щелочей ( электролиты ). Проводники – водные растворы солей, кислот, щелочей ( электролиты ). Полупроводники – расплавленный селен, расплавы сульфидов и др. Полупроводники – расплавленный селен, расплавы сульфидов и др.

Электроток в растворе. Электролиты Известно, что заряд в проводниках (металлах) переносят отрицательно заряженные электроны. Упорядоченное движение заряженных частиц называется электрическим током. Но если мы сосуд с раствором элетролита включим в электрическую цепь, то убедимся, что стрелка амперметра отклоняется – через раствор идет ток! Какие же заряженные частицы есть в растворе?

Электролитическая диссоциация Электрическая диссоциация – это распад мол-л растворенного вещества на отдельные ионы под действием полярных молекул растворителя. Молекулярные диполи воды своими электрическими полями ослабляют SO 4 2 связь между составными частями мол-лы растворенного вещества. Ещё в 1877 году шведский ученый Сванте Аррениус, изучая электропроводность растворов различных веществ, пришел к выводу, что её причиной являются ионы, которые образуются при растворении соли в воде. Например молекулы медного купороса диссоциируют на ионы Cu 2+ и SO Ионы разных знаков при встрече могут снова объединиться в нейтральные мол-лы – рекомбинировать. В отсутствие электрического поля и при неизменных внешних условиях процессы диссоциации и рекомбинации как бы уравновешивают друг друга.

Степень диссоциации зависит от: природы электролитаприроды электролита природы растворителяприроды растворителя радиуса ионарадиуса иона концентрацииконцентрации t о электролитаt о электролита

Температурная зависимость сопротивления электролита При повышении температуры облегчается процесс диссоциации, повышается подвижность ионов и сопротивление электролита падает.

По отношению к степени электролитической диссоциации электролиты делятся на сильные и слабые.По отношению к степени электролитической диссоциации электролиты делятся на сильные и слабые. Сильные электролиты – такие, которые при растворении практически полностью диссоциируют.Сильные электролиты – такие, которые при растворении практически полностью диссоциируют. У них значение степени диссоциации стремится к единице. У них значение степени диссоциации стремится к единице. Слабые электролиты – такие, которые при растворении почти не диссоциируют. Их степень диссоциации стремится к нулю.Слабые электролиты – такие, которые при растворении почти не диссоциируют. Их степень диссоциации стремится к нулю. Из этого делаем вывод, что переносчиками электрического заряда (носителями электрического тока) в растворах электролитов являютсяИз этого делаем вывод, что переносчиками электрического заряда (носителями электрического тока) в растворах электролитов являются не электроны, а положительно и отрицательно заряженные гидратированные ионы.

Ионная проводимость Если сосуд с раствором электролита включить в электрическую цепь, то отрицательные ионы начнут двигаться к положительному электроду – аноду, а положительные – к отрицательному – катоду. В результате устанавливается электрический ток. В растворе CuSO4 диссоциировал на ионы – Cu2+ и SO42-. Положительно заряженный ион Cu2+ (катион) притягивается к отрицательно заряженному электроду – катоду, где получает недостающие электроны и восстанавливается до металлической меди – простого вещества. Если извлечь катод из прибора после прохождения через раствор тока, то нетрудно заметить красно-рыжий налет – это металлическая медь. Ионная проводимость – перенос заряда в водных р-рах или расплавах электролитов, осуществляющийся ионами. Электролитами называют вещества, обладающие ионной проводимостью.

Электролиз Процесс выделения на электроде вещества, связанный с Ox- Red реакциями, называют Электролизом. Рассмотрим электролиз раствора хлорида натрия. На катод в этом случае отправляется ионы Na + и Н +, на анод – Сl - и ОН -. НА катоде происходит восстановление катионов водорода, на аноде – окисление хлорид-анионов, а в растворе останутся катионы натрия и гидроксид-анионы. Суммарное уравнение: 2NaCl+2H 2 O 2NaOH+H 2 +Cl 2

Закон электролиза Закон электролиза определяет от чего зависит масса вещества, выделяющегося за определенное время. m=m o I N i m o i =M / N A N i = q / q o i q o i =ne m= M neN A I t Обозначим через k коэффициент пропорциональности между массой вещества m и зарядом Обозначим через k коэффициент пропорциональности между массой вещества m и зарядомq=I t k= 1 M e N A n k зависит от природы вещества

Применение электролиза в промышленности: Для получения щелочных, щелочноземельных металлов и алюминия;Для получения щелочных, щелочноземельных металлов и алюминия; Для получения галогенов, водорода и кислородаДля получения галогенов, водорода и кислорода Для нанесения металлических покрытий на поверхность изделий – никелирование, хромирование, золочение(гальваностегия);Для нанесения металлических покрытий на поверхность изделий – никелирование, хромирование, золочение(гальваностегия); Для изготовления рельефных металлических копий(гальванопластика);Для изготовления рельефных металлических копий(гальванопластика); Для очистки цветных металлов от примесей(рафинирование);Для очистки цветных металлов от примесей(рафинирование);