Elektrický proud v kapalinách. Pohyb nábojů, aniontů kationtů. Elektrický proud v kapalinách: jeho původ, kvantitativní a kvalitativní charakteristiky Co vytváří proud v kapalinách
Vzniká usměrněným pohybem volných elektronů a že v tomto případě nedochází k žádným změnám v látce, ze které je vodič vyroben.
Takové vodiče, u kterých není průchod elektrického proudu doprovázen chemickými změnami v jejich látce, se nazývají vodiče prvního druhu. Patří sem všechny kovy, uhlí a řada dalších látek.
V přírodě jsou ale i takové vodiče elektrického proudu, ve kterých při průchodu proudu dochází k chemickým jevům. Tyto vodiče jsou tzv vodiče druhého druhu. Patří sem především různé roztoky kyselin, solí a zásad ve vodě.
Pokud nalijete vodu do skleněné nádoby a přidáte do ní několik kapek kyseliny sírové (nebo nějaké jiné kyseliny nebo zásady) a poté vezmete dvě kovové desky a připojíte k nim vodiče tak, že tyto desky spustíte do nádoby a zapojíte proud zdroj na druhé konce vodičů přes spínač a ampérmetr, pak se z roztoku uvolní plyn a bude to pokračovat nepřetržitě, dokud se obvod neuzavře. okyselená voda je skutečně vodič. Kromě toho se desky začnou pokrývat bublinami plynu. Poté se tyto bubliny oddělí od talířů a vyjdou ven.
Při průchodu elektrického proudu roztokem dochází k chemickým změnám, v důsledku kterých se uvolňuje plyn.
Vodiče druhého druhu se nazývají elektrolyty a jev, který se vyskytuje v elektrolytu, když jím prochází elektrický proud, je.
Kovové desky ponořené do elektrolytu se nazývají elektrody; jeden z nich, připojený ke kladnému pólu zdroje proudu, se nazývá anoda a druhý, připojený k zápornému pólu, se nazývá katoda.
Co způsobuje průchod elektrického proudu v kapalném vodiči? Ukazuje se, že v takových roztocích (elektrolytech) se molekuly kyselin (zásady, soli) působením rozpouštědla (v tomto případě vody) rozkládají na dvě složky a jedna částice molekuly má kladný elektrický náboj a druhá záporný.
Částice molekuly, které mají elektrický náboj, se nazývají ionty. Když se kyselina, sůl nebo zásada rozpustí ve vodě, objeví se v roztoku velké množství kladných i záporných iontů.
Nyní by mělo být jasné, proč roztokem procházel elektrický proud, protože mezi elektrodami připojenými ke zdroji proudu se vytvořil, jinými slovy, jedna z nich byla nabitá kladně a druhá záporně. Pod vlivem tohoto rozdílu potenciálu se kladné ionty začaly pohybovat směrem k záporné elektrodě - katodě a záporné ionty - směrem k anodě.
Chaotický pohyb iontů se tak stal uspořádaným protipohybem záporných iontů v jednom směru a kladných iontů ve druhém. Tento proces přenosu náboje představuje tok elektrického proudu elektrolytem a probíhá tak dlouho, dokud existuje rozdíl potenciálů mezi elektrodami. S vymizením potenciálového rozdílu se zastaví proud elektrolytem, naruší se uspořádaný pohyb iontů a opět nastane chaotický pohyb.
Jako příklad uvažujme jev elektrolýzy, kdy elektrický proud prochází roztokem síranu měďnatého CuSO4 s měděnými elektrodami spuštěnými do něj.
Jev elektrolýzy při průchodu proudu roztokem síranu měďnatého: C - nádoba s elektrolytem, B - zdroj proudu, C - spínač
Dojde také k protipohybu iontů k elektrodám. Kladným iontem bude ion mědi (Cu) a záporným iontem bude iont zbytku kyseliny (SO4). Ionty mědi se při kontaktu s katodou vybijí (připojí k sobě chybějící elektrony), to znamená, že se změní na neutrální molekuly čisté mědi a uloží se na katodu ve formě nejtenčí (molekulární) vrstvy.
Záporné ionty, které dosáhnou anody, jsou také vybity (uvolňují přebytečné elektrony). Zároveň však vstupují do chemické reakce s mědí anody, v důsledku čehož se molekula mědi Cu naváže na kyselý zbytek SO4 a vzniká molekula síranu měďnatého CuS O4, která se vrací zpět zpět k elektrolytu.
Protože tento chemický proces trvá dlouho, dochází k usazování mědi na katodě, která se uvolňuje z elektrolytu. V tomto případě místo molekul mědi, které odešly na katodu, elektrolyt přijímá nové molekuly mědi v důsledku rozpuštění druhé elektrody - anody.
Ke stejnému procesu dochází, pokud se místo měděných elektrod odeberou zinkové elektrody a elektrolytem je roztok síranu zinečnatého ZnSO4. Zinek bude také převeden z anody na katodu.
Tím pádem, rozdíl mezi elektrickým proudem v kovech a tekutých vodičích spočívá v tom, že v kovech jsou nosiči náboje pouze volné elektrony, tedy záporné náboje, zatímco v elektrolytech je nesou opačně nabité částice hmoty - ionty pohybující se v opačných směrech. Proto to říkají elektrolyty mají iontovou vodivost.
Fenomén elektrolýzy byl objeven v roce 1837 B. S. Jacobim, který provedl četné pokusy o studiu a zdokonalování zdrojů chemického proudu. Jacobi zjistil, že jedna z elektrod umístěných v roztoku síranu měďnatého, když jí prochází elektrický proud, je pokryta mědí.
Tento jev se nazývá galvanické pokovování, nachází nyní extrémně široké praktické uplatnění. Jedním z příkladů je potahování kovových předmětů tenkou vrstvou jiných kovů, tj. niklování, zlacení, stříbření atd.
Plyny (včetně vzduchu) za normálních podmínek nevedou elektrický proud. Například nazí, kteří jsou zavěšeni paralelně k sobě, jsou od sebe izolováni vrstvou vzduchu.
Pod vlivem vysoké teploty, velkého potenciálového rozdílu a dalších důvodů se však plyny, jako kapalné vodiče, ionizují, tj. ve velkém množství se v nich objevují částice molekul plynu, které jako nosiče elektřiny přispívají k průchodu elektrického proudu plynem.
Ale zároveň se ionizace plynu liší od ionizace kapalného vodiče. Pokud se molekula v kapalině rozpadne na dvě nabité části, pak se v plynech působením ionizace vždy z každé molekuly oddělí elektrony a zůstane iont ve formě kladně nabité části molekuly.
Stačí zastavit ionizaci plynu, protože přestává být vodivý, zatímco kapalina vždy zůstává vodičem elektrického proudu. V důsledku toho je vodivost plynu dočasným jevem, závislým na působení vnějších příčin.
Existuje však další tzv obloukový výboj nebo jen elektrický oblouk. Fenomén elektrického oblouku objevil na počátku 19. století první ruský elektrotechnik V. V. Petrov.
V. V. Petrov při četných pokusech zjistil, že mezi dvěma dřevěnými uhlími připojenými ke zdroji proudu dochází vzduchem k nepřetržitému elektrickému výboji doprovázenému jasným světlem. V. V. Petrov ve svých spisech napsal, že v tomto případě „může být temný mír docela jasně osvětlen“. Tak bylo poprvé získáno elektrické světlo, které prakticky aplikoval další ruský elektrotechnický vědec Pavel Nikolajevič Jabločkov.
"Jabločkovova svíčka", jejíž práce je založena na použití elektrického oblouku, udělala v té době skutečnou revoluci v elektrotechnice.
Obloukový výboj se jako zdroj světla používá i dnes např. ve světlometech a projektorech. Vysoká teplota obloukového výboje umožňuje jeho použití pro . V současnosti se obloukové pece poháněné velmi vysokým proudem používají v řadě průmyslových odvětví: pro tavení oceli, litiny, feroslitin, bronzu atd. A v roce 1882 N. N. Benardos poprvé použil obloukový výboj pro řezání a svařování kovu.
V plynových lampách, zářivkách, stabilizátorech napětí, k získání elektronových a iontových paprsků, tzv. doutnavý výboj plynu.
Jiskrový výboj slouží k měření velkých rozdílů potenciálů pomocí kulové mezery, jejíž elektrody jsou dvě kovové kuličky s leštěným povrchem. Kuličky se pohybují od sebe a je na ně aplikován změřený rozdíl potenciálu. Poté se kuličky spojí, dokud mezi nimi nepřeskočí jiskra. Když znají průměr kuliček, vzdálenost mezi nimi, tlak, teplotu a vlhkost vzduchu, zjistí potenciální rozdíl mezi koulemi podle speciálních tabulek. Touto metodou lze měřit s přesností několika procent potenciální rozdíly v řádu desítek tisíc voltů.
Každý zná definici elektrického proudu. Je reprezentován jako řízený pohyb nabitých částic. Takový pohyb v různých prostředích má zásadní rozdíly. Jako základní příklad tohoto jevu si lze představit proudění a šíření elektrického proudu v kapalinách. Takové jevy se vyznačují odlišnými vlastnostmi a výrazně se liší od uspořádaného pohybu nabitých částic, ke kterému dochází za normálních podmínek, nikoli pod vlivem různých kapalin.
Obrázek 1. Elektrický proud v kapalinách. Author24 - online výměna studentských prací
Vznik elektrického proudu v kapalinách
Navzdory skutečnosti, že proces vedení elektrického proudu se provádí pomocí kovových zařízení (vodičů), proud v kapalinách závisí na pohybu nabitých iontů, které z nějakého konkrétního důvodu získaly nebo ztratily takové atomy a molekuly. Indikátorem takového pohybu je změna vlastností určité látky, kudy procházejí ionty. Je tedy nutné vycházet ze základní definice elektrického proudu, aby se vytvořila konkrétní koncepce vzniku proudu v různých kapalinách. Bylo zjištěno, že rozklad záporně nabitých iontů přispívá k pohybu do oblasti zdroje proudu s kladnými hodnotami. Kladně nabité ionty se v takových procesech budou pohybovat opačným směrem - k zápornému zdroji proudu.
Kapalné vodiče jsou rozděleny do tří hlavních typů:
- polovodiče;
- dielektrika;
- vodičů.
Definice 1
Elektrolytická disociace je proces rozkladu molekul určitého roztoku na záporně a kladně nabité ionty.
Lze stanovit, že elektrický proud v kapalinách může nastat po změně složení a chemických vlastností používaných kapalin. To zcela odporuje teorii o šíření elektrického proudu jinými způsoby při použití klasického kovového vodiče.
Faradayovy experimenty a elektrolýza
Tok elektrického proudu v kapalinách je produktem pohybu nabitých iontů. Problémy spojené se vznikem a šířením elektrického proudu v kapalinách vedly ke studiu slavného vědce Michaela Faradaya. S pomocí četných praktických studií se mu podařilo najít důkazy, že hmotnost látky uvolněné během elektrolýzy závisí na množství času a elektřiny. V tomto případě je důležitá doba, po kterou byly experimenty prováděny.
Vědci se také podařilo zjistit, že v procesu elektrolýzy, kdy se uvolňuje určité množství látky, je potřeba stejné množství elektrických nábojů. Tato veličina byla přesně stanovena a fixována v konstantní hodnotě, která se nazývala Faradayovo číslo.
V kapalinách má elektrický proud různé podmínky šíření. Interaguje s molekulami vody. Výrazně brání veškerému pohybu iontů, což nebylo pozorováno při experimentech s konvenčním kovovým vodičem. Z toho vyplývá, že generování proudu při elektrolytických reakcích nebude tak velké. S rostoucí teplotou roztoku se však postupně zvyšuje vodivost. To znamená, že napětí elektrického proudu roste. Také v procesu elektrolýzy bylo pozorováno, že pravděpodobnost rozpadu určité molekuly na záporné nebo kladné iontové náboje se zvyšuje v důsledku velkého počtu molekul použité látky nebo rozpouštědla. Když je roztok nasycen ionty nad určitou normu, dochází k opačnému procesu. Vodivost roztoku začíná opět klesat.
V současné době našel proces elektrolýzy své uplatnění v mnoha oborech a oblastech vědy a ve výrobě. Průmyslové podniky jej využívají při výrobě nebo zpracování kovů. Elektrochemické reakce se účastní:
- elektrolýza soli;
- galvanické pokovování;
- leštění povrchu;
- další redoxní procesy.
Elektrický proud ve vakuu a kapalinách
Šíření elektrického proudu v kapalinách a jiných médiích je poměrně složitý proces, který má své vlastní charakteristiky, rysy a vlastnosti. Faktem je, že v takových médiích nejsou v tělech žádné náboje, proto se obvykle nazývají dielektrika. Hlavním cílem výzkumu bylo vytvořit takové podmínky, za kterých by se atomy a molekuly mohly začít pohybovat a začal proces generování elektrického proudu. K tomu je obvyklé používat speciální mechanismy nebo zařízení. Hlavním prvkem takových modulárních zařízení jsou vodiče ve formě kovových desek.
Pro určení hlavních parametrů proudu je nutné použít známé teorie a vzorce. Nejběžnější je Ohmův zákon. Působí jako univerzální ampérová charakteristika, kde je implementován princip závislosti proudu na napětí. Připomeňme, že napětí se měří v jednotkách ampérů.
Pro pokusy s vodou a solí je nutné připravit nádobu se slanou vodou. To poskytne praktické a vizuální znázornění procesů, ke kterým dochází, když je v kapalinách generován elektrický proud. Instalace by také měla obsahovat obdélníkové elektrody a napájecí zdroje. Pro plnohodnotnou přípravu na experimenty musíte mít ampérovou instalaci. Pomůže vést energii z napájecího zdroje do elektrod.
Kovové desky budou fungovat jako vodiče. Ponoří se do použité kapaliny a poté se připojí napětí. Pohyb částic začíná okamžitě. Běží náhodně. Když mezi vodiči vznikne magnetické pole, je celý proces pohybu částic uspořádán.
Ionty začnou měnit náboje a spojovat se. Katody se tak stávají anodami a anody katodami. V tomto procesu je také třeba zvážit několik dalších důležitých faktorů:
- úroveň disociace;
- teplota;
- elektrický odpor;
- použití střídavého nebo stejnosměrného proudu.
Na konci pokusu se na talířích vytvoří vrstva soli.
Téměř každý člověk zná definici elektrického proudu jako, podstata však spočívá v tom, že jeho vznik a pohyb v různých médiích se od sebe značně liší. Zejména elektrický proud v kapalinách má poněkud odlišné vlastnosti než stejné kovové vodiče.
Hlavní rozdíl je v tom, že proud v kapalinách je pohyb nabitých iontů, tedy atomů nebo dokonce molekul, které z nějakého důvodu ztratily nebo získaly elektrony. Přitom jedním z indikátorů tohoto pohybu je změna vlastností látky, kterou tyto ionty procházejí. Na základě definice elektrického proudu můžeme předpokládat, že při rozkladu se budou záporně nabité ionty pohybovat směrem ke kladnému a kladnému, naopak k zápornému.
Proces rozkladu molekul roztoku na kladně a záporně nabité ionty se ve vědě nazývá elektrolytická disociace. Elektrický proud v kapalinách tedy vzniká v důsledku skutečnosti, že na rozdíl od stejného kovového vodiče se složení a chemické vlastnosti těchto kapalin mění, což má za následek proces pohybu nabitých iontů.
Elektrický proud v kapalinách, jeho původ, kvantitativní a kvalitativní charakteristiky byly jedním z hlavních problémů, kterými se slavný fyzik M. Faraday po dlouhou dobu zabýval. Zejména se mu pomocí četných experimentů podařilo prokázat, že hmotnost látky uvolněné při elektrolýze přímo závisí na množství elektřiny a době, po kterou byla tato elektrolýza prováděna. Z jakýchkoli jiných důvodů, s výjimkou typu látky, tato hmotnost nezávisí.
Kromě toho Faraday při studiu proudu v kapalinách experimentálně zjistil, že stejné množství je potřeba k izolaci jednoho kilogramu jakékoli látky během elektrolýzy.Toto množství, rovné 9,65,10 7 k, bylo nazýváno Faradayovým číslem.
Na rozdíl od kovových vodičů je elektrický proud v kapalinách obklopen, což značně komplikuje pohyb iontů látky. V tomto ohledu lze v jakémkoli elektrolytu generovat pouze malé napětí. Současně, pokud teplota roztoku stoupá, zvyšuje se jeho vodivost a zvyšuje se pole.
Elektrolýza má ještě jednu zajímavou vlastnost. Jde o to, že pravděpodobnost rozpadu konkrétní molekuly na kladně a záporně nabité ionty je tím vyšší, čím větší je počet molekul samotné látky a rozpouštědla. Současně v určitém okamžiku dojde k přesycení roztoku ionty, načež vodivost roztoku začne klesat. Nejsilnější tedy proběhne v roztoku, kde je koncentrace iontů extrémně nízká, ale elektrický proud v takových roztocích bude extrémně nízký.
Proces elektrolýzy našel široké uplatnění v různých průmyslových výrobách souvisejících s elektrochemickými reakcemi. Mezi nejvýznamnější z nich patří výroba kovu pomocí elektrolytů, elektrolýza solí obsahujících chlór a jeho deriváty, redoxní reakce, výroba tak potřebné látky, jako je vodík, leštění povrchu, galvanické pokovování. Například v mnoha podnicích strojírenství a výroby nástrojů je velmi rozšířený způsob rafinace, což je výroba kovu bez zbytečných nečistot.
Elektrický proud v kapalinách je způsoben pohybem kladných a záporných iontů. Na rozdíl od proudu ve vodičích, kde se pohybují elektrony. Pokud tedy v kapalině nejsou žádné ionty, pak je to dielektrikum, například destilovaná voda. Protože nosiči náboje jsou ionty, tedy molekuly a atomy látky, při průchodu elektrického proudu takovou kapalinou to nevyhnutelně povede ke změně chemických vlastností látky.
Odkud se berou kladné a záporné ionty v kapalině? Řekněme hned, že nosiče náboje se nemohou tvořit ve všech kapalinách. Ty, ve kterých se objevují, se nazývají elektrolyty. Patří sem roztoky solí kyselin a zásad. Když rozpouštíte sůl ve vodě, vezměte například kuchyňskou sůl NaCl, rozkládá se působením rozpouštědla, tedy vody, na kladný iont Na tzv. kationt a záporný iont Cl nazývaný anion. Proces tvorby iontů se nazývá elektrolytická disociace.
Udělejme experiment, k němu potřebujeme skleněnou baňku, dvě kovové elektrody, ampérmetr a zdroj stejnosměrného proudu. Baňku naplníme roztokem kuchyňské soli ve vodě. Poté do tohoto roztoku vložíme dvě obdélníkové elektrody. Elektrody připojíme ke zdroji stejnosměrného proudu přes ampérmetr.
Obrázek 1 - Baňka se solným roztokem
Po zapnutí proudu mezi deskami se objeví elektrické pole, pod jehož působením se začnou pohybovat ionty soli. Kladné ionty spěchají ke katodě a záporné ionty k anodě. Zároveň udělají chaotický pohyb. Ale zároveň k němu pod akcí pole přibude i objednané.
Na rozdíl od vodičů, ve kterých se pohybují pouze elektrony, tedy jeden typ náboje, se v elektrolytech pohybují dva druhy nábojů. Jsou to kladné a záporné ionty. Pohybují se k sobě.
Když kladný sodíkový ion dosáhne katody, získá chybějící elektron a stane se atomem sodíku. Podobný proces nastane s iontem chloru. Teprve při dosažení anody odevzdá iont chloru elektron a změní se na atom chloru. Ve vnějším obvodu je tedy udržován proud díky pohybu elektronů. A v elektrolytu se zdá, že ionty přenášejí elektrony z jednoho pólu na druhý.
Elektrický odpor elektrolytů závisí na množství vytvořených iontů. V silných elektrolytech je úroveň disociace při rozpuštění velmi vysoká. Slabé jsou nízké. Také elektrický odpor elektrolytu je ovlivněn teplotou. S jeho nárůstem klesá viskozita kapaliny a těžké a nemotorné ionty se začnou pohybovat rychleji. V souladu s tím se odpor snižuje.
Pokud je roztok soli nahrazen roztokem síranu měďnatého. Potom, když jím prochází proud, když kation mědi dosáhne katody a přijme tam chybějící elektrony, bude obnoven na atom mědi. A pokud poté elektrodu odstraníte, můžete na ní najít usazeniny mědi. Tento proces se nazývá elektrolýza.
« Fyzika - třída 10"
Jaké jsou nosiče elektrického proudu ve vakuu?
Jaká je povaha jejich pohybu?
Kapaliny, stejně jako pevné látky, mohou být dielektrika, vodiče a polovodiče. Mezi dielektrika patří destilovaná voda, vodiče - roztoky a taveniny elektrolytů: kyseliny, zásady a soli. Kapalné polovodiče jsou roztavený selen, sulfidové taveniny atd.
elektrolytická disociace.
Když jsou elektrolyty rozpuštěny pod vlivem elektrického pole molekul polární vody, molekuly elektrolytu se rozkládají na ionty.
Rozpad molekul na ionty vlivem elektrického pole polárních molekul vody se nazývá elektrolytická disociace.
Stupeň disociace- podíl molekul v rozpuštěné látce, které se rozpadly na ionty.
Stupeň disociace závisí na teplotě, koncentraci roztoku a elektrických vlastnostech rozpouštědla.
S rostoucí teplotou se zvyšuje stupeň disociace a následně se zvyšuje koncentrace kladně a záporně nabitých iontů.
Ionty různých znaků se při setkání mohou opět spojit do neutrálních molekul.
Za konstantních podmínek se v roztoku ustaví dynamická rovnováha, při které se počet molekul, které se rozpadají na ionty za sekundu, rovná počtu párů iontů, které se za stejnou dobu rekombinují na neutrální molekuly.
Iontové vedení.
Nosiče náboje ve vodných roztocích nebo taveninách elektrolytů jsou kladně a záporně nabité ionty.
Pokud je do elektrického obvodu zahrnuta nádoba s roztokem elektrolytu, začnou se záporné ionty pohybovat směrem ke kladné elektrodě - anodě a kladné - směrem k záporné - katodě. V důsledku toho bude obvodem protékat elektrický proud.
Vodivost vodných roztoků nebo tavenin elektrolytů, kterou provádějí ionty, se nazývá iontová vodivost.
Elektrolýza. S iontovou vodivostí je průchod proudu spojen s přenosem hmoty. Na elektrodách se uvolňují látky, které tvoří elektrolyty. Na anodě záporně nabité ionty darují své elektrony navíc (v chemii se tomu říká oxidační reakce) a na katodě kladné ionty získávají chybějící elektrony (redukční reakce).
Kapaliny mohou mít také elektronickou vodivost. Takovou vodivost mají například tekuté kovy.
Proces uvolňování látky na elektrodě, spojený s redoxními reakcemi, se nazývá elektrolýza.
Co určuje hmotnost látky uvolněné za daný čas? Je zřejmé, že hmotnost m uvolněné látky je rovna součinu hmotnosti m 0i jednoho iontu počtem N i iontů, které dosáhly elektrody za dobu Δt:
m = m 0i N i. (16.3)
Hmotnost iontu m 0i je:
kde M je molární (neboli atomová) hmotnost látky a N A je Avogadrova konstanta, tj. počet iontů v jednom molu.
Počet iontů dopadajících na elektrodu je
kde Δq = IΔt je náboj prošlý elektrolytem během doby Δt; q 0i je náboj iontu, který je určen valencí n atomu: q 0i \u003d ne (e je elementární náboj). Při disociaci molekul, např. KBr, sestávajícího z jednovazných atomů (n = 1), vznikají ionty K + a Br -. Disociace molekul síranu měďnatého vede ke vzniku dvakrát nabitých iontů Cu 2+ a SO 2- 4 (n = 2). Dosazením výrazů (16.4) a (16.5) do vzorce (16.3) a zohledněním toho, že Δq = IΔt, a q 0i = ne, dostaneme
Faradayův zákon.
Označme k koeficient úměrnosti mezi hmotností látky a nábojem Δq = IΔt procházejícím elektrolytem:
kde F \u003d eN A \u003d 9,65 10 4 C / mol - Faradayova konstanta.
Koeficient k závisí na povaze látky (hodnoty M a n). Podle vzorce (16.6) máme
m = kIΔt. (16.8)
Faradayův zákon elektrolýzy:
Hmotnost látky uvolněné na elektrodě za dobu Δt. při průchodu elektrického proudu, je úměrná síle proudu a času.
Toto tvrzení, získané teoreticky, poprvé experimentálně stanovil Faraday.
Volá se hodnota k ve vzorci (16.8). elektrochemický ekvivalent dané látky a vyjádřené v kilogramů na přívěsek(kg/C).
Ze vzorce (16.8) je vidět, že koeficient k je číselně roven hmotnosti látky uvolněné na elektrodách při přenosu náboje 1 C ionty.
Elektrochemický ekvivalent má jednoduchý fyzikální význam. Protože M / N A \u003d m 0i a en \u003d q 0i, pak podle vzorce (16.7) k \u003d rn 0i / q 0i, tj. k je poměr hmotnosti iontu k jeho náboji.
Měřením hodnot m a Δq lze určit elektrochemické ekvivalenty různých látek.
Platnost Faradayova zákona si můžete ověřit zkušenostmi. Sestavíme instalaci znázorněnou na obrázku (16.25). Všechny tři elektrolytické lázně jsou naplněny stejným roztokem elektrolytu, ale proudy procházející jimi jsou různé. Označme sílu proudů přes I1, I2, I3. Pak I 1 = I 2 + I 3 . Měřením hmotností m 1 , m 2 , m 3 látek uvolněných na elektrodách v různých lázních se lze ujistit, že jsou úměrné odpovídajícím proudům I 1 , I 2, I 3 .
Stanovení náboje elektronu.
Pro stanovení náboje elektronu lze použít vzorec (16.6) pro hmotnost látky uvolněné na elektrodě. Z tohoto vzorce vyplývá, že modul náboje elektronů je roven:
Při znalosti hmotnosti m uvolněné látky při průchodu náboje IΔt, molární hmotnosti M, valenci n atomů a Avogadrově konstantě N A lze zjistit hodnotu modulu náboje elektronu. Ukázalo se, že se rovná e = 1,6 10 -19 C.
Tímto způsobem byla v roce 1874 poprvé získána hodnota elementárního elektrického náboje.
Aplikace elektrolýzy. Elektrolýza je široce používána ve strojírenství pro různé účely. Elektrolyticky pokryjte povrch jednoho kovu tenkou vrstvou jiného ( niklování, chromování, zlacení a tak dále.). Tento odolný povlak chrání povrch před korozí. Pokud je zajištěno dobré odlupování elektrolytického povlaku z povrchu, na kterém je kov nanesen (toho je dosaženo např. nanesením grafitu na povrch), pak lze získat kopii z povrchu reliéfu.
Proces získávání odlupovatelných povlaků - elektrotyp- vyvinul ruský vědec B. S. Jacobi (1801-1874), který v roce 1836 použil tuto metodu na výrobu dutých figurek pro katedrálu svatého Izáka v Petrohradě.
Dříve se v polygrafickém průmyslu získávaly kopie z reliéfního povrchu (stereotypy) z matric (otisk sady na plastovém materiálu), pro které byla na matrice nanesena silná vrstva železa nebo jiné látky. To umožnilo reprodukovat komplet v potřebném počtu kopií.
Elektrolýza odstraňuje nečistoty z kovů. Surová měď získaná z rudy se tedy odlévá ve formě silných plechů, které se pak vkládají do lázně jako anody. Při elektrolýze se anodová měď rozpouští, na dno padají nečistoty obsahující cenné a vzácné kovy a na katodě se usazuje čistá měď.
Hliník se získává z roztaveného bauxitu elektrolýzou. Právě tento způsob získávání hliníku jej učinil levným a spolu se železem nejrozšířenějším v technice i běžném životě.
Pomocí elektrolýzy se získávají elektronické obvodové desky, které slouží jako základ všech elektronických produktů. Na dielektrikum je nalepena tenká měděná deska, na kterou je speciální barvou nanesen složitý vzor spojovacích vodičů. Poté se deska vloží do elektrolytu, kde se vyleptají oblasti měděné vrstvy, které nejsou pokryty barvou. Poté se barva smyje a na desce se objeví detaily mikroobvodu.
