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