Elektrivool vedelikes. Laengute, anioonide katioonide liikumine. Elektrivool vedelikes – teooria, elektrolüüs Voolu liikumise mehhanism vedelikes

« Füüsika – 10. klass

Millised on elektrivoolu kandjad vaakumis?
Milline on nende liikumise olemus?

Vedelikud, nagu ka tahked ained, võivad olla dielektrikud, juhid ja pooljuhid. Dielektrikute hulka kuuluvad destilleeritud vesi, juhid - elektrolüütide lahused ja sulatused: happed, leelised ja soolad. Vedelad pooljuhid on sula seleen, sulfiidsulamid jne.

elektrolüütiline dissotsiatsioon.

Kui elektrolüüdid lahustuvad polaarsete veemolekulide elektrivälja mõjul, lagunevad elektrolüüdi molekulid ioonideks.

Molekulide lagunemist ioonideks polaarsete veemolekulide elektrivälja mõjul nimetatakse nn. elektrolüütiline dissotsiatsioon.

Dissotsiatsiooni aste– ioonideks lagunenud molekulide osakaal lahustunud aines.

Dissotsiatsiooniaste sõltub temperatuurist, lahuse kontsentratsioonist ja lahusti elektrilistest omadustest.

Temperatuuri tõustes suureneb dissotsiatsiooniaste ja sellest tulenevalt suureneb positiivselt ja negatiivselt laetud ioonide kontsentratsioon.

Erinevate märkidega ioonid võivad kohtumisel taas ühineda neutraalseteks molekulideks.

Konstantsetes tingimustes tekib lahuses dünaamiline tasakaal, mille juures ioonideks lagunevate molekulide arv sekundis on võrdne ioonipaaride arvuga, mis rekombineerivad sama aja jooksul neutraalseteks molekulideks.

Iooniline juhtivus.

Laengukandjad vesilahustes või elektrolüütide sulamites on positiivse ja negatiivse laenguga ioonid.

Kui elektrolüüdilahusega anum on kaasatud elektriahelasse, hakkavad negatiivsed ioonid liikuma positiivse elektroodi - anoodi suunas ja positiivsed - negatiivse katoodi suunas. Selle tulemusena liigub vooluringi kaudu elektrivool.

Vesilahuste ehk elektrolüütide sulamite juhtivust, mida teostavad ioonid, nimetatakse ioonjuhtivus.

Elektrolüüs. Ioonjuhtivuse korral on voolu läbimine seotud aine ülekandega. Elektroodidel vabanevad elektrolüüte moodustavad ained. Anoodil loovutavad negatiivselt laetud ioonid oma lisaelektronid (keemias nimetatakse seda oksüdatiivseks reaktsiooniks) ja katoodil saavad positiivsed ioonid puuduolevad elektronid (redutseerimisreaktsioon).

Vedelikel võib olla ka elektrooniline juhtivus. Selline juhtivus on näiteks vedelatel metallidel.

Aine vabanemise protsessi elektroodil, mis on seotud redoksreaktsioonidega, nimetatakse elektrolüüs.

Mis määrab teatud aja jooksul vabaneva aine massi? Ilmselt on eraldunud aine mass m võrdne ühe iooni massi m 0i korrutisega aja Δt elektroodi jõudnud ioonide arvuga N i:

m = m 0i N i. (16.3)

Ioonide mass m 0i on:

kus M on aine molaar- (või aatom-) mass ja N A on Avogadro konstant, st ioonide arv ühes moolis.

Elektroodi jõudvate ioonide arv on

kus Δq = IΔt on aja Δt jooksul elektrolüüdi läbinud laeng; q 0i on iooni laeng, mille määrab aatomi valents n: q 0i \u003d ne (e on elementaarlaeng). Molekulide dissotsiatsiooni käigus tekivad näiteks KBr, mis koosneb monovalentsetest aatomitest (n = 1), K + ja Br - ioonid. Vasksulfaadi molekulide dissotsiatsioon toob kaasa kahekordse laenguga Cu 2+ ja SO 2-4 ioonide (n = 2) ilmumise. Asendades avaldised (16.4) ja (16.5) valemis (16.3) ning võttes arvesse, et Δq = IΔt, a q 0i = ne, saame

Faraday seadus.

Tähistame k-ga aine massi m ja elektrolüüti läbiva laengu Δq = IΔt proportsionaalsuskoefitsienti:

kus F \u003d en A = 9,65 10 4 C / mol - Faraday konstant.

Koefitsient k sõltub aine olemusest (M ja n väärtused). Vastavalt valemile (16.6) on meil

m = kIΔt. (16,8)

Faraday elektrolüüsi seadus:

Aja jooksul Δt elektroodile vabanenud aine mass. elektrivoolu läbimise ajal on võrdeline voolu tugevuse ja ajaga.

Selle teoreetiliselt saadud väite kehtestas esmakordselt eksperimentaalselt Faraday.

Väärtust k valemis (16.8) nimetatakse elektrokeemiline ekvivalent antud aine ja väljendatud kilogrammi ripatsi kohta(kg/C).

Valemist (16.8) on näha, et koefitsient k on arvuliselt võrdne aine massiga, mis eraldub elektroodidele ioonide 1 C laengu ülekandmisel.

Elektrokeemilisel ekvivalendil on lihtne füüsikaline tähendus. Kuna M / N A \u003d m 0i ja en \u003d q 0i, siis vastavalt valemile (16.7) k \u003d rn 0i / q 0i, st k on iooni massi ja selle laengu suhe.

M ja Δq väärtusi mõõtes saab määrata erinevate ainete elektrokeemilisi ekvivalente.

Faraday seaduse kehtivust saate kontrollida kogemuste põhjal. Paneme kokku joonisel (16.25) näidatud paigalduse. Kõik kolm elektrolüütivanni on täidetud sama elektrolüüdilahusega, kuid neid läbivad voolud on erinevad. Tähistame voolude tugevust läbi I1, I2, I3. Siis I 1 = I 2 + I 3 . Mõõtes erinevates vannides elektroodidele eralduvate ainete massid m 1, m 2, m 3, saab veenduda, et need on võrdelised vastavate vooludega I 1, I 2, I 3.

Elektroni laengu määramine.

Elektroni laengu määramiseks saab kasutada valemit (16.6) elektroodile eralduva aine massi kohta. Sellest valemist järeldub, et elektronide laengu moodul on võrdne:

Teades eralduva aine massi m laengu IΔt läbimisel, molaarmassi M, n aatomi valentsi ja Avogadro konstanti N A, saab leida elektroni laengumooduli väärtuse. Selgub, et see on võrdne e = 1,6 10 -19 C.

Nii saadi 1874. aastal esimest korda elementaarelektrilaengu väärtus.

Elektrolüüsi rakendamine. Elektrolüüsi kasutatakse inseneritöös laialdaselt erinevatel eesmärkidel. Elektrolüütiliselt katke ühe metalli pind õhukese kihiga teise metalliga ( nikeldamine, kroomimine, kullamine jne.). See vastupidav kate kaitseb pinda korrosiooni eest. Kui on tagatud elektrolüütilise katte hea koorumine pinnalt, millele metall on ladestunud (see saavutatakse näiteks grafiidi pinnale kandmisega), siis reljeefpinnalt saab koopia.

Kooritavate katete saamise protsess - elektrotüüp- töötas välja vene teadlane B. S. Jacobi (1801-1874), kes 1836. aastal kasutas seda meetodit Peterburi Iisaku katedraali õõnsate figuuride valmistamisel.

Varem saadi trükitööstuses maatriksitest (komplekti jäljend plastmaterjalile) koopiaid reljeefselt pinnalt (stereotüübid), mille jaoks maatriksitele kanti paks kiht rauda või muud ainet. See võimaldas reprodutseerida komplekti vajalikus arvus eksemplare.

Elektrolüüs eemaldab metallidest lisandid. Nii valatakse maagist saadud toorvask paksude lehtedena, mis seejärel asetatakse anoodidena vanni. Elektrolüüsi käigus anoodi vask lahustub, väärtuslikke ja haruldasi metalle sisaldavad lisandid langevad põhja ning puhas vask settib katoodile.

Alumiinium saadakse sulaboksiidist elektrolüüsi teel. Just see alumiiniumi saamise meetod muutis selle odavaks ja koos rauaga tehnikas ja igapäevaelus kõige levinumaks.

Elektrolüüsi abil saadakse elektroonilised trükkplaadid, mis on kõigi elektroonikatoodete aluseks. Dielektrikule liimitakse õhuke vaskplaat, millele kantakse spetsiaalse värviga keeruline ühendusjuhtmete muster. Seejärel asetatakse plaat elektrolüüti, kuhu söövitatakse värviga katmata vasekihi kohad. Pärast seda pestakse värv maha ja tahvlile ilmuvad mikroskeemi detailid.

Absoluutselt kõik teavad, et vedelikud võivad elektrienergiat suurepäraselt juhtida. Ja üldteada on ka see, et kõik dirigendid jagunevad tüübi järgi mitmesse alagruppi. Teeme oma artiklis ettepaneku kaaluda, kuidas elektrivool vedelikes, metallides ja muudes pooljuhtides toimub, samuti elektrolüüsi seadusi ja selle tüüpe.

Elektrolüüsi teooria

Et oleks lihtsam aru saada, mis on kaalul, teeme ettepaneku alustada teooriaga, et elektrit, kui vaadelda elektrilaengut vedelikuna, on tuntud juba üle 200 aasta. Laengud koosnevad üksikutest elektronidest, kuid need on nii väikesed, et iga suur laeng käitub pideva vooluna, vedelikuna.

Nagu tahket tüüpi kehad, võivad ka vedelad juhid olla kolme tüüpi:

• pooljuhid (seleen, sulfiidid ja teised);
• dielektrikud (leeliselahused, soolad ja happed);
• juhid (näiteks plasmas).

Protsessi, mille käigus elektrolüüdid lahustuvad ja ioonid lagunevad elektrilise molaarvälja mõjul, nimetatakse dissotsiatsiooniks. Ioonideks lagunenud ehk lagunenud ioonide osakaal lahustunud aines sõltub omakorda täielikult füüsikalistest omadustest ja temperatuurist erinevates juhtides ja sulamites. Pidage kindlasti meeles, et ioonid võivad rekombineeruda või rekombineeruda. Kui tingimused ei muutu, on lagunenud ioonide ja ühendatud ioonide arv võrdselt proportsionaalsed.

Elektrolüütides juhivad ioonid energiat, sest. need võivad olla nii positiivselt laetud kui ka negatiivselt laetud osakesed. Vedeliku (õigemini vedelikuga anuma toiteallikaga ühendamise ajal) hakkavad osakesed liikuma vastupidiste laengute suunas (positiivsed ioonid hakkavad katoodide külge tõmbama, negatiivsed aga anoodid). Sel juhul transpordivad energiat otse ioonid, mistõttu seda tüüpi juhtivust nimetatakse ioonseks.

Seda tüüpi juhtivuse ajal kannavad voolu ioonid ja elektroodidel, mis on elektrolüütide koostisosad, eralduvad ained. Keemiliselt öeldes toimub oksüdatsioon ja redutseerimine. Seega transporditakse elektrivoolu gaasides ja vedelikes elektrolüüsi abil.

Füüsika seadused ja voolutugevus vedelikes

Meie kodudes ja seadmetes ei edastata elektrit tavaliselt metalljuhtmetega. Metallis võivad elektronid liikuda aatomilt aatomile ja seega kanda negatiivset laengut.

Sarnaselt vedelikega juhitakse neid elektripingena, mida tuntakse pingena, mõõdetuna voltiühikutes Itaalia teadlase Alessandro Volta järgi.

Video: Elektrivool vedelikes: täielik teooria

Samuti liigub elektrivool kõrgepingest madalpingele ja seda mõõdetakse André-Marie Ampère'i järgi nime saanud ampritena tuntud ühikutes. Ja vastavalt teooriale ja valemile, kui tõstate pinget, siis suureneb ka selle tugevus proportsionaalselt. Seda suhet tuntakse Ohmi seadusena. Näitena on toodud allpool virtuaalse voolu karakteristikud.

Ohmi seadus (koos täiendavate üksikasjadega traadi pikkuse ja paksuse kohta) on tavaliselt üks esimesi asju, mida füüsikatundides õpetatakse ning seetõttu peavad paljud õpilased ja õpetajad gaasides ja vedelikes leiduvat elektrivoolu füüsika põhiseaduseks.

Laengute liikumise oma silmaga nägemiseks tuleb ette valmistada soolase vee, lamedate ristkülikukujuliste elektroodide ja toiteallikatega kolb, vaja on ka ampermeetri paigaldust, mille abil juhitakse voolust energiat. elektroodide varustamine.

Juhtidena toimivad plaadid tuleb vedelikku alla lasta ja pinge sisse lülitada. Pärast seda algab osakeste kaootiline liikumine, kuid nagu pärast magnetvälja tekkimist juhtide vahel, tellitakse see protsess.

Niipea, kui ioonid hakkavad laenguid muutma ja ühinema, muutuvad anoodid katoodideks ja katoodid anoodideks. Kuid siin peate arvestama elektritakistusega. Loomulikult mängib olulist rolli teoreetiline kõver, kuid peamine mõju on temperatuur ja dissotsiatsiooni tase (olenevalt sellest, millised kandjad on valitud), samuti vahelduvvoolu või alalisvoolu valik. Selle eksperimentaalse uuringu lõpuleviimisel võite märgata, et tahketele kehadele (metallplaatidele) on tekkinud õhuke soolakiht.

Elektrolüüs ja vaakum

Elektrivool vaakumis ja vedelikes on üsna keeruline teema. Fakt on see, et sellises meedias pole kehades laenguid, mis tähendab, et see on dielektrik. Teisisõnu, meie eesmärk on luua tingimused, et elektroni aatom saaks alustada liikumist.

Selleks peate kasutama moodulseadet, juhte ja metallplaate ning seejärel toimima nagu ülaltoodud meetodis.

Elektrolüüsi rakendamine

Seda protsessi rakendatakse peaaegu kõigis eluvaldkondades. Isegi kõige elementaarsem töö nõuab mõnikord elektrivoolu sekkumist vedelikesse, näiteks

Selle lihtsa protsessi abil kaetakse tahked kehad mis tahes metallist kõige õhema kihiga, näiteks nikeldatud või kroomitud. see on üks võimalikke viise korrosiooniprotsesside vastu võitlemiseks. Sarnaseid tehnoloogiaid kasutatakse trafode, arvestite ja muude elektriseadmete valmistamisel.

Loodame, et meie põhjendus on vastanud kõigile küsimustele, mis tekivad vedelike elektrivoolu nähtuse uurimisel. Kui vajate paremaid vastuseid, soovitame külastada elektrikute foorumit, kus saate hea meelega tasuta nõu.

Oma elektriliste omaduste poolest on vedelikud väga mitmekesised. Sulametallidel, nagu ka tahkes olekus metallidel, on kõrge elektrijuhtivus, mis on seotud vabade elektronide suure kontsentratsiooniga.

Paljud vedelikud, nagu puhas vesi, alkohol, petrooleum, on head dielektrikud, kuna nende molekulid on elektriliselt neutraalsed ja neis ei ole vabu laengukandjaid.

elektrolüüdid. Eriline vedelike klass on nn elektrolüüdid, mille hulka kuuluvad anorgaaniliste hapete vesilahused, soolad ja aluste vesilahused, ioonkristallide sulamid jne. Elektrolüüte iseloomustab kõrge ioonide kontsentratsioon, mis võimaldab elektrivoolu. vool läbima. Need ioonid tekivad sulamisel ja lahustumisel, mil lahusti molekulide elektriväljade mõjul lagunevad lahustunud aine molekulid eraldi positiivselt ja negatiivselt laetud ioonideks. Seda protsessi nimetatakse elektrolüütiliseks dissotsiatsiooniks.

elektrolüütiline dissotsiatsioon. Antud aine dissotsiatsiooniaste a, st ioonideks lagunenud lahustunud aine molekulide osakaal, sõltub temperatuurist, lahuse kontsentratsioonist ja lahusti läbilaskvusest. Temperatuuri tõustes suureneb dissotsiatsiooni aste. Vastandmärgiga ioonid võivad rekombineeruda, ühinedes taas neutraalseteks molekulideks. Konstantsetes välistingimustes tekib lahenduses dünaamiline tasakaal, milles rekombinatsiooni ja dissotsiatsiooni protsessid üksteist kompenseerivad.

Kvalitatiivselt saab dissotsiatsiooniastme a sõltuvust lahustunud aine kontsentratsioonist kindlaks teha järgmise lihtsa arutluskäiguga. Kui ruumalaühik sisaldab lahustunud aine molekule, siis osa neist on dissotsieerunud ja ülejäänud ei ole dissotsieerunud. Elementaarsete dissotsiatsiooniaktide arv lahuse ruumalaühiku kohta on võrdeline lõhenemata molekulide arvuga ja on seetõttu võrdne, kus A on koefitsient, mis sõltub elektrolüüdi olemusest ja temperatuurist. Rekombinatsiooniaktide arv on võrdeline erinevalt ioonide kokkupõrgete arvuga, st võrdeline nii nende kui ka teiste ioonide arvuga. Seetõttu on see võrdne sellega, kus B on koefitsient, mis on antud aine jaoks konstantne teatud temperatuuril.

Dünaamilise tasakaalu seisundis

Suhe ei sõltu kontsentratsioonist On näha, et mida väiksem on lahuse kontsentratsioon, seda lähemal on a ühtsusele: väga lahjendatud lahustes on peaaegu kõik lahustunud aine molekulid dissotsieerunud.

Mida kõrgem on lahusti dielektriline konstant, seda nõrgemad on ioonsidemed lahustunud aine molekulides ja sellest tulenevalt seda suurem on dissotsiatsiooniaste. Niisiis annab vesinikkloriidhape vees lahustatuna suure elektrijuhtivusega elektrolüüdi, samas kui selle lahus etüüleetris on väga halb elektrijuht.

Ebatavalised elektrolüüdid. Samuti on väga ebatavalisi elektrolüüte. Näiteks on elektrolüüdiks klaas, mis on ülimalt ülejahutatud ja tohutu viskoossusega vedelik. Kuumutamisel klaas pehmeneb ja selle viskoossus väheneb oluliselt. Klaasis sisalduvad naatriumiioonid omandavad märgatava liikuvuse ja elektrivoolu läbimine on võimalik, kuigi klaas on tavatemperatuuril hea isolaator.

Riis. 106. Klaasi elektrijuhtivuse demonstreerimine kuumutamisel

Selle selge demonstratsioon võib olla eksperiment, mille skeem on näidatud joonisel fig. 106. Valgustusvõrku ühendatakse läbi reostaadi klaaspulk Kui varras on külm, on voolutugevus vooluringis tühine klaasi suure takistuse tõttu. Kui pulka kuumutatakse gaasipõletiga temperatuurini 300–400 ° C, langeb selle takistus mitmekümne oomini ja lambipirni hõõgniit L muutub kuumaks. Nüüd saate lambipirni lühistada klahviga K. Sel juhul ahela takistus väheneb ja vool suureneb. Sellistes tingimustes soojendatakse pulka tõhusalt elektrivooluga ja kuumutatakse ereda särani isegi siis, kui põleti eemaldatakse.

Iooniline juhtivus. Elektrivoolu läbimist elektrolüüdis kirjeldab Ohmi seadus

Elektrivool elektrolüüdis toimub suvaliselt väikese rakendatud pinge juures.

Elektrolüüdi laengukandjad on positiivse ja negatiivse laenguga ioonid. Elektrolüütide elektrijuhtivuse mehhanism on paljuski sarnane ülalkirjeldatud gaaside elektrijuhtivuse mehhanismiga. Peamised erinevused tulenevad sellest, et gaasides tuleneb laengukandjate liikumise takistus peamiselt nende kokkupõrgetest neutraalsete aatomitega. Elektrolüütides on ioonide liikuvus tingitud sisehõõrdumisest – viskoossusest –, kui nad liiguvad lahustis.

Temperatuuri tõustes suureneb elektrolüütide juhtivus, erinevalt metallidest. See on tingitud asjaolust, et temperatuuri tõustes dissotsiatsiooni aste suureneb ja viskoossus väheneb.

Erinevalt metallidele ja pooljuhtidele omasest elektroonilisest juhtivusest, kus elektrivoolu läbimisega ei kaasne aine keemilise koostise muutusi, on ioonjuhtivus seotud aine ülekandega.

ja elektroodidel olevate elektrolüütide osaks olevate ainete vabanemine. Seda protsessi nimetatakse elektrolüüsiks.

Elektrolüüs. Aine vabanemisel elektroodil väheneb vastavate ioonide kontsentratsioon elektroodiga külgnevas elektrolüüdi piirkonnas. Seega on siin häiritud dünaamiline tasakaal dissotsiatsiooni ja rekombinatsiooni vahel: just siin toimub aine lagunemine elektrolüüsi tulemusena.

Elektrolüüsi täheldati esmakordselt vee lagunemisel voltasamba voolu toimel. Mõni aasta hiljem avastas kuulus keemik G. Davy naatriumi, eraldades selle elektrolüüsi teel seebilisest soodast. Elektrolüüsi kvantitatiivsed seadused kehtestas eksperimentaalselt M. Faraday aastal Neid on elektrolüüsi fenomeni mehhanismi põhjal lihtne põhjendada.

Faraday seadused. Igal ioonil on elektrilaeng, mis on elementaarlaengu e kordne. Teisisõnu, iooni laeng on , kus on täisarv, mis on võrdne vastava keemilise elemendi või ühendi valentsiga. Laske ioonidel vabaneda voolu läbimisel elektroodil. Nende absoluutlaeng on võrdne positiivsed ioonid jõuavad katoodile ja nende laengu neutraliseerivad elektronid, mis voolavad vooluallikast läbi juhtmete katoodile. Negatiivsed ioonid lähenevad anoodile ja sama palju elektrone läheb läbi juhtmete vooluallikani. Sel juhul läbib laeng suletud elektriahelat

Tähistagem ühele elektroodile eralduva aine massi ja iooni (aatomi või molekuli) massi. On ilmne, et korrutades selle murdosa lugeja ja nimetaja Avogadro konstandiga, saame

kus on aatom- või molaarmass, Faraday konstant, mis on antud

Punktist (4) on näha, et Faraday konstandil on tähendus "üks mool elektrit", st see on ühe mooli elementaarlaengute kogu elektrilaeng:

Valem (3) sisaldab mõlemat Faraday seadust. Ta ütleb, et elektrolüüsi käigus vabaneva aine mass on võrdeline vooluringi läbinud laenguga (Faraday esimene seadus):

Koefitsienti nimetatakse antud aine elektrokeemiliseks ekvivalendiks ja seda väljendatakse kui

kilogrammi ripatsi kohta Sellel on iooni erilaengu pöördväärtuse tähendus.

Elektrokeemiline ekvivalent on võrdeline aine keemilise ekvivalendiga (Faraday teine ​​seadus).

Faraday seadused ja elementaarlaeng. Kuna Faraday ajal elektri aatomi olemuse kontseptsiooni veel ei eksisteerinud, ei olnud elektrolüüsi seaduste eksperimentaalne avastamine sugugi triviaalne. Vastupidi, just Faraday seadused olid sisuliselt esimene eksperimentaalne tõestus nende ideede kehtivuse kohta.

Faraday konstandi eksperimentaalne mõõtmine võimaldas esmakordselt saada elementaarlaengu väärtuse arvulise hinnangu ammu enne elektrilise elementaarlaengu otseseid mõõtmisi Millikani katsetes õlitilkadega. On tähelepanuväärne, et idee elektri aatomstruktuurist sai ühemõttelise eksperimentaalse kinnituse elektrolüüsikatsetes, mis viidi läbi 19. sajandi 30ndatel aastatel, kui isegi idee aine aatomi struktuurist ei olnud veel kõik jaganud. teadlased. Kuninglikule seltsile peetud kuulsas kõnes, mis oli pühendatud Faraday mälestusele, kommenteeris Helmholtz seda asjaolu järgmiselt:

"Kui tunnistame keemiliste elementide aatomite olemasolu, ei saa me vältida edasist järeldust, et elekter, nii positiivne kui ka negatiivne, jaguneb teatud elementaarkogusteks, mis käituvad nagu elektriaatomid."

Keemilised vooluallikad. Kui mõni metall, näiteks tsink, on vette kastetud, hakkab teatud kogus positiivseid tsingiioone polaarsete veemolekulide mõjul metallikristallvõre pinnakihist vette liikuma. Selle tulemusena on tsink negatiivselt laetud ja vesi positiivselt. Metalli ja vee piirpinnale moodustub õhuke kiht, mida nimetatakse elektriliseks topeltkihiks; selles on tugev elektriväli, mille intensiivsus on suunatud veest metalli. See väli takistab tsingiioonide edasist üleminekut vette ja selle tulemusena tekib dünaamiline tasakaal, kus metallist vette tulevate ioonide keskmine arv võrdub veest metalli tagasi pöörduvate ioonide arvuga. .

Dünaamiline tasakaal saavutatakse ka siis, kui metall kastetakse sama metalli soola vesilahusesse, näiteks tsink tsinksulfaadi lahusesse. Lahuses dissotsieerub sool ioonideks.Saadud tsingiioonid ei erine elektroodilt lahusesse sisenevatest tsingiioonidest. Tsingiioonide kontsentratsiooni suurenemine elektrolüüdis hõlbustab nende ioonide üleminekut lahusest metalliks ja raskendab seda

üleminek metallilt lahusele. Seetõttu on tsinksulfaadi lahuses sukeldatud tsinkelektrood, kuigi laetud negatiivselt, nõrgem kui puhtas vees.

Kui metall on lahusesse kastetud, ei ole metall alati negatiivselt laetud. Näiteks kui vaskelektrood on sukeldatud vasksulfaadi lahusesse, hakkavad ioonid elektroodil olevast lahusest sadestuma, laadides seda positiivselt. Elektrilise topeltkihi väljatugevus on antud juhul suunatud vasest lahusele.

Seega, kui metall sukeldatakse vette või sama metalli ioone sisaldavasse vesilahusesse, tekib metalli ja lahuse vahelisel liidesel potentsiaalide erinevus. Selle potentsiaalide erinevuse märk ja suurus sõltub metalli tüübist (vask, tsink jne) ioonide kontsentratsioonist lahuses ning on peaaegu sõltumatu temperatuurist ja rõhust.

Kaks erinevatest metallidest valmistatud elektroodi, mis on sukeldatud elektrolüüti, moodustavad galvaanilise elemendi. Näiteks Volta elemendis on tsingi ja vase elektroodid kastetud väävelhappe vesilahusesse. Esimesel hetkel ei sisalda lahus ei tsingiioone ega vaseioone. Hiljem aga sisenevad need ioonid elektroodidelt lahusesse ja tekib dünaamiline tasakaal. Kuni elektroodid ei ole omavahel juhtmega ühendatud, on elektrolüüdi potentsiaal kõigis punktides sama ja elektroodide potentsiaalid erinevad elektrolüüdi potentsiaalist, kuna nende piiril elektrolüüdiga tekivad topeltkihid. Sel juhul on tsingi elektroodi potentsiaal -0,763 V ja vase potentsiaali Volt-elemendi elektromotoorjõud, mis koosneb nendest potentsiaalihüpetest, on võrdne

Vool galvaanilise elemendiga ahelas. Kui galvaanilise elemendi elektroodid on ühendatud juhtmega, siis elektronid läbivad selle juhtme negatiivselt elektroodilt (tsink) positiivsele (vask), mis häirib dünaamilist tasakaalu elektroodide ja elektrolüüdi vahel, milles nad on. on kastetud. Tsingiioonid hakkavad elektroodist lahusesse liikuma, et säilitada elektriline topeltkiht oma eelmises olekus pideva potentsiaali hüppega elektroodi ja elektrolüüdi vahel. Samamoodi hakkavad vase ioonid vaskelektroodil lahusest välja liikuma ja sadestuvad elektroodile. Sel juhul moodustub negatiivse elektroodi lähedal ioonide defitsiit ja positiivse elektroodi läheduses selliste ioonide liig. Ioonide koguarv lahuses ei muutu.

Kirjeldatud protsesside tulemusena säilib suletud ahelas elektrivool, mis tekib ühendusjuhtmes elektronide liikumisel ja elektrolüüdis ioonide poolt. Elektrivoolu läbimisel lahustub tsinkelektrood järk-järgult ja vask sadestub positiivsele (vask)elektroodile.

elektrood. Ioonide kontsentratsioon tsinkelektroodil suureneb ja vaskelektroodil väheneb.

Potentsiaal galvaanilise elemendiga ahelas. Kirjeldatud pilt elektrivoolu läbimisest ebahomogeenses suletud ahelas, mis sisaldab keemilist elementi, vastab potentsiaali jaotusele piki ahelat, skemaatiliselt näidatud joonisel fig. 107. Välisahelas, st elektroode ühendavas juhtmes, väheneb potentsiaal järk-järgult positiivse (vask) elektroodi A väärtuselt negatiivse (tsink) elektroodi B väärtuseni vastavalt Ohmi seadusele. homogeenne juht. Sisemises ahelas, st elektroodidevahelises elektrolüüdis, väheneb potentsiaal järk-järgult tsinkelektroodi lähedal olevast väärtusest vaskelektroodi lähedal olevale väärtusele. Kui välisahelas liigub vool vaskelektroodilt tsinkelektroodile, siis elektrolüüdi sees - tsingist vasele. Elektriliste topeltkihtide potentsiaalsed hüpped tekivad väliste (antud juhul keemiliste) jõudude toimel. Elektrilaengute liikumine topeltkihtides välisjõudude toimel toimub vastu elektrijõudude toimesuunda.

Riis. 107. Potentsiaalne jaotus piki keemilist elementi sisaldavat ahelat

Potentsiaalimuutuse kaldlõigud joonisel fig. 107 vastavad suletud vooluringi välise ja sisemise sektsiooni elektritakistusele. Kogu potentsiaali langus mööda neid sektsioone on võrdne topeltkihtide potentsiaalsete hüpete summaga, st elemendi elektromotoorjõuga.

Elektrivoolu läbimist galvaanilises elemendis raskendavad elektroodidele eralduvad kõrvalsaadused ja elektrolüüdi kontsentratsiooni langus. Neid nähtusi nimetatakse elektrolüütiliseks polarisatsiooniks. Näiteks Volta elementides liiguvad vooluringi sulgemisel positiivsed ioonid vaskelektroodi poole ja sadestuvad sellele. Selle tulemusena asendatakse vaskelektrood mõne aja pärast justkui vesinikuga. Kuna vesiniku elektroodipotentsiaal on 0,337 V võrra madalam vase elektroodipotentsiaalist, väheneb elemendi EMF umbes sama palju. Lisaks suurendab vaskelektroodile vabanev vesinik elemendi sisetakistust.

Vesiniku kahjuliku mõju vähendamiseks kasutatakse depolarisaatoreid - erinevaid oksüdeerivaid aineid. Näiteks kõige tavalisemas elemendis Leklanshe ("kuiv" akud)

positiivne elektrood on grafiidist varras, mida ümbritseb kokkusurutud mangaanperoksiidi ja grafiidi mass.

Patareid. Praktiliselt oluliseks galvaaniliste elementide valikuks on akud, mille puhul on pärast tühjenemist võimalik pöördlaadimisprotsess elektrienergia muundamisega keemiliseks energiaks. Elektrivoolu vastuvõtmisel tarbitud ained taastatakse aku sees elektrolüüsi teel.

On näha, et aku laadimisel suureneb väävelhappe kontsentratsioon, mis toob kaasa elektrolüüdi tiheduse suurenemise.

Seega tekib laadimise käigus elektroodide terav asümmeetria: üks muutub pliiks, teine ​​pliiperoksiidiks. Laetud aku on galvaaniline element, mis on võimeline toimima vooluallikana.

Kui akuga on ühendatud elektrienergia tarbijad, siis läbib ahelat elektrivool, mille suund on vastupidine laadimisvoolule. Keemilised reaktsioonid kulgevad vastupidises suunas ja aku naaseb algsesse olekusse. Mõlemad elektroodid kaetakse soolakihiga ja väävelhappe kontsentratsioon taastub algse väärtuseni.

Laetud aku EMF on ligikaudu 2,2 V. Tühjenemisel langeb see 1,85 V-ni. Edasine tühjendamine ei ole soovitatav, kuna pliisulfaadi moodustumine muutub pöördumatuks ja aku rikneb.

Maksimaalset laengut, mida aku tühjenemisel võib anda, nimetatakse selle võimsuseks. Aku mahutavus tavaliselt

mõõdetuna ampertundides. See on seda suurem, seda suurem on plaatide pind.

elektrolüüsi rakendused. Elektrolüüsi kasutatakse metallurgias. Kõige tavalisem alumiiniumi ja puhta vase elektrolüütiline tootmine. Elektrolüüsi abil on võimalik mõne aine pinnale tekitada õhukesi kihte, et saada dekoratiiv- ja kaitsekatteid (nikeldamine, kroomimine). Kooritavate katete saamise protsessi (galvanoplastika) töötas välja vene teadlane B. S. Yakobi, kes rakendas seda Peterburi Iisaku katedraali kaunistavate õõnesskulptuuride valmistamisel.

Mille poolest erinevad metallide ja elektrolüütide elektrijuhtivuse füüsikalised mehhanismid?

Selgitage, miks antud aine dissotsiatsiooniaste sõltub lahusti läbilaskvusest.

Selgitage, miks väga lahjendatud elektrolüütide lahustes on peaaegu kõik lahustunud aine molekulid dissotsieerunud.

Selgitage, kuidas elektrolüütide elektrijuhtivuse mehhanism sarnaneb gaaside elektrijuhtivuse mehhanismiga. Miks on püsivate välistingimuste korral elektrivool võrdeline rakendatava pingega?

Millist rolli mängib elektrilaengu jäävuse seadus elektrolüüsiseaduse (3) tuletamisel?

Selgitage seost aine elektrokeemilise ekvivalendi ja selle ioonide erilaengu vahel.

Kuidas saab katseliselt määrata erinevate ainete elektrokeemiliste ekvivalentide vahekorda, kui elektrolüütivanne on mitu, aga voolutugevuse mõõtmiseks pole instrumente?

Kuidas saab elektrolüüsi nähtust kasutada alalisvooluvõrgus elektritarbimise arvesti loomiseks?

Miks võib Faraday seadusi pidada elektri aatomilise olemuse ideede eksperimentaalseks tõendiks?

Millised protsessid toimuvad metallelektroodide sukeldamisel vette ja nende metallide ioone sisaldavasse elektrolüüti?

Kirjeldage protsesse, mis toimuvad elektrolüüdis galvaanilise elemendi elektroodide läheduses voolu läbimise ajal.

Miks liiguvad galvaanilise elemendi sees olevad positiivsed ioonid negatiivselt (tsink)elektroodilt positiivsele (vask)elektroodile? Kuidas tekib ahelas potentsiaalijaotus, mis paneb ioonid sellisel viisil liikuma?

Miks saab happeaku laetuse astet kontrollida hüdromeetri ehk vedeliku tiheduse mõõtmise seadmega?

Mis on põhimõtteline erinevus akudes ja "kuivpatareides" toimuvate protsesside vahel?

Millist osa aku c laadimisel kulutatud elektrienergiast saab selle tühjendamiseks kasutada, kui aku laadimise ajal hoiti selle klemmides pinget

Aruanne teemal:

Elekter

vedelikes

(elektrolüüdid)

Elektrolüüs

Faraday seadused

elementaarne elektrilaeng

õpilased 8 th klass « B »

L oginova M aariad AGA ndreevny

Moskva 2003

Kool nr 91

Sissejuhatus

Paljud asjad meie elus on seotud vees olevate soolade (elektrolüütide) lahuste elektrijuhtivusega. Alates esimesest südamelöögist ("elav" elekter inimkehas, millest 80% on vesi) kuni autode, mängijate ja mobiiltelefonideni (nende seadmete lahutamatuks osaks on pliist "patareid" - elektrokeemilised akud ja erinevad akud. -hape autodes kuni liitiumpolümeer kõige kallimates mobiiltelefonides). Mürgiste aurudega suitsevates tohututes vaatides saadakse alumiiniumi elektrolüüsi teel tohutul temperatuuril sulanud boksiidist - lennukite “tiivulisest” metallist ja Fanta purkidest. Kõik ümberringi – võõra auto kroomitud radiaatorivõrest kuni hõbetatud kõrvarõngani kõrvas – on kunagi kohanud lahust või sulasoola ja seega ka elektrivoolu vedelikes. Pole ime, et seda nähtust uurib terve teadus – elektrokeemia. Kuid nüüd huvitab meid rohkem selle nähtuse füüsiline alus.

elektrivool lahuses. elektrolüüdid

8. klassi füüsikatundidest teame, et juhtides (metallides) olevat laengut kannavad negatiivselt laetud elektronid.

Laetud osakeste järjestatud liikumist nimetatakse elektrivooluks.

Aga kui me paneme seadme kokku (grafiitelektroodidega):

siis veendume, et ampermeetri nõel kaldub kõrvale - vool voolab läbi lahuse! Millised on laetud osakesed lahuses?

Rootsi teadlane Svante Arrhenius jõudis 1877. aastal erinevate ainete lahuste elektrijuhtivust uurides järeldusele, et selle põhjustavad ioonid, mis tekivad soola lahustumisel vees. Vees lahustumisel CuSO 4 molekul laguneb (dissotsieerub) kaheks erinevalt laetud iooniks - Cu 2+ ja SO 4 2-. Lihtsustatult saab käimasolevaid protsesse kajastada järgmises valemis:

CuSO 4 ÞCu 2+ +SO 4 2-

Juhtida elektrivoolu soolade, leeliste, hapete lahuseid.

Aineid, mille lahused juhivad elektrit, nimetatakse elektrolüütideks.

Suhkru, alkoholi, glükoosi ja mõnede muude ainete lahused ei juhi elektrit.

Aineid, mille lahused ei juhi elektrit, nimetatakse mitteelektrolüütideks.

Elektrolüütiline dissotsiatsioon

Elektrolüüdi ioonideks lagunemise protsessi nimetatakse elektrolüütiliseks dissotsiatsiooniks.

S. Arrhenius, kes järgis lahuste füüsikalist teooriat, ei võtnud arvesse elektrolüüdi interaktsiooni veega ja uskus, et lahustes on vabu ioone. Seevastu vene keemikud I. A. Kablukov ja V. A. Kistjakovski rakendasid elektrolüütilise dissotsiatsiooni selgitamiseks D. I. Mendelejevi keemilist teooriat ja tõestasid, et elektrolüüdi lahustumisel toimub lahustunud aine keemiline interaktsioon veega, mis viib hüdraatide moodustumiseni. ja seejärel dissotsieeruvad ioonideks. Nad uskusid, et lahustes pole vabu, mitte "paljaid" ioone, vaid hüdreeritud, st veemolekulide "kasukasse riietatud" ioone. Seetõttu toimub elektrolüüdi molekulide dissotsiatsioon järgmises järjestuses:

a) veemolekulide orientatsioon elektrolüüdi molekuli pooluste ümber

b) elektrolüüdi molekuli hüdratatsioon

c) selle ionisatsioon

d) selle lagunemine hüdraatunud ioonideks

Elektrolüütilise dissotsiatsiooni astme järgi jagunevad elektrolüüdid tugevateks ja nõrkadeks.

- Tugevad elektrolüüdid- need, mis lahustuvad peaaegu täielikult.

Nende dissotsiatsiooniastme väärtus kaldub ühtsusele.

- Nõrgad elektrolüüdid- need, mis lahustumisel peaaegu ei dissotsieeru. Nende dissotsiatsiooniaste kipub olema null.

Sellest järeldame, et elektrilaengu kandjad (elektrivoolu kandjad) elektrolüütide lahustes ei ole elektronid, vaid positiivselt ja negatiivselt laetud hüdreeritud ioonid .

Elektrolüüdi takistuse sõltuvus temperatuurist

Kui temperatuur tõuseb hõlbustatakse dissotsiatsiooniprotsessi, suureneb ioonide liikuvus ja elektrolüüdi takistus langeb .

katood ja anood. Katioonid ja anioonid

Mis aga juhtub ioonidega elektrivoolu mõjul?

Läheme tagasi oma seadme juurde:

Lahuses dissotsieerus CuSO 4 ioonideks - Cu 2+ ja SO 4 2-. positiivselt laetud ioon Cu2+ (katioon) tõmmatakse negatiivselt laetud elektroodi poole katood, kus ta võtab vastu puuduvad elektronid ja redutseeritakse metalliliseks vaseks – lihtsaks aineks. Kui eemaldate katoodi seadmelt pärast voolulahuse läbimist, on lihtne märgata punakaspunast katet - see on metalliline vask.

Faraday esimene seadus

Kas saame teada, kui palju vaske vabanes? Katoodi kaalumisel enne ja pärast katset saab täpselt määrata sadestunud metalli massi. Mõõtmised näitavad, et elektroodidele eralduva aine mass sõltub voolutugevusest ja elektrolüüsi ajast:

kus K on proportsionaalsustegur, mida nimetatakse ka elektrokeemiline ekvivalent .

Järelikult on eralduva aine mass otseselt võrdeline voolu tugevuse ja elektrolüüsi ajaga. Kuid vool aja jooksul (vastavalt valemile):

on tasu.

Niisiis, elektroodil vabaneva aine mass on võrdeline laenguga ehk elektrolüüdi läbinud elektrihulgaga.

M = K'q

Selle seaduse avastas eksperimentaalselt 1843. aastal inglise teadlane Michael Faraday ja seda nimetatakse Faraday esimene seadus .

Faraday teine ​​seadus

Ja mis on elektrokeemiline ekvivalent ja millest see sõltub? Sellele küsimusele vastas ka Michael Faraday.

Arvukate katsete põhjal jõudis ta järeldusele, et see väärtus on iseloomulik igale ainele. Nii näiteks vabaneb lapise (hõbenitraat AgNO 3) lahuse elektrolüüsil 1 ripats 1,1180 mg hõbedat; täpselt sama palju hõbedat eraldub elektrolüüsi käigus 1 ripatsiga mis tahes hõbesoola laenguga. Teise metalli soola elektrolüüsi käigus eraldub 1 ripatsist erinev kogus seda metalli. Sellel viisil , aine elektrokeemiline ekvivalent on selle aine mass, mis vabaneb elektrolüüsi käigus lahust läbiva 1 kulonilise elektrienergia toimel . Siin on mõnede ainete väärtused:

Tabelist näeme, et erinevate ainete elektrokeemilised ekvivalendid on üksteisest oluliselt erinevad. Millistest aine omadustest sõltub selle elektrokeemilise ekvivalendi väärtus? Vastus sellele küsimusele on Faraday teine ​​seadus :

Erinevate ainete elektrokeemilised ekvivalendid on võrdelised nende aatommassiga ja pöördvõrdelised nende keemilist valentsi väljendavate arvudega.

n - valents

A - aatommass

- nimetatakse selle aine keemiliseks ekvivalendiks

- proportsionaalsuskoefitsient, mis on juba universaalne konstant, see tähendab, et sellel on kõigi ainete jaoks sama väärtus. Kui mõõta elektrokeemilist ekvivalenti ühikutes g/k, siis leiame, et see võrdub 1,037´10 -5 g/k.

Ühendades esimese ja teise Faraday seaduse, saame:

Sellel valemil on lihtne füüsikaline tähendus: F on arvuliselt võrdne laenguga, mis tuleb läbida mis tahes elektrolüüdist, et vabastada elektroodidele ainet koguses, mis on võrdne ühe keemilise ekvivalendiga. F nimetatakse Faraday numbriks ja see võrdub 96400 kg/g.

Mool ja selles olevate molekulide arv. Avogadro number

8. klassi keemiakursusest teame, et keemilistes reaktsioonides osalevate ainete koguste mõõtmiseks valiti spetsiaalne üksus – mutt. Aine ühe mooli mõõtmiseks peate seda võtma nii palju grammi kui selle suhteline molekulmass.

Näiteks 1 mool vett (H 2 O) on võrdne 18 grammiga (1 + 1 + 16 = 18), mool hapnikku (O 2) on 32 grammi ja mool rauda (Fe) on 56 grammi. Kuid mis on meie jaoks eriti oluline, on kindlaks tehtud, et 1 mool mis tahes ainet on alati sisaldab sama palju molekule .

Mool on aine kogus, mis sisaldab 6 ´ 10 23 selle aine molekuli.

Itaalia teadlase A. Avogadro auks on see number ( N) kutsutakse pidev Avogadro või Avogadro number .

Valemist sellest järeldub, et kui q=F, siis. See tähendab, et kui elektrolüüti läbib laeng, mis võrdub 96400 kuloniga, vabaneb mis tahes aine grammides. Teisisõnu, ühe mooli monovalentse aine vabastamiseks peab laeng voolama läbi elektrolüüdi q=F ripatsid. Kuid me teame, et iga aine mool sisaldab sama palju selle molekule - N = 6x10 23. See võimaldab arvutada ühevalentse aine ühe iooni laengu - elementaarelektrilaengu - ühe (!) Elektroni laengu:

Elektrolüüsi rakendamine

Elektrolüütiline meetod puhaste metallide saamiseks (rafineerimine, rafineerimine). Elektrolüüs, millega kaasneb anoodi lahustumine

Hea näide on vase elektrolüütiline rafineerimine (rafineerimine). Otse maagist saadud vask valatakse plaatidena ja asetatakse anoodina CuSO 4 lahusesse. Valides vanni elektroodidel pinget (0,20-0,25V), on võimalik tagada, et katoodile eraldub ainult metallist vaske. Sel juhul lähevad võõrlisandid kas lahusesse (ilma katoodil sadenemata) või langevad sademe kujul (anoodimuda) vanni põhja. Anoodaine katioonid ühinevad SO 4 2- aniooniga ja sellel pingel eraldub katoodile ainult metallist vaske. Anood justkui "lahustub". Selline puhastamine võimaldab saavutada puhtuse 99,99% ("neli üheksat"). Sarnasel viisil (rafineerimine) puhastatakse ka väärismetalle (kuld Au, hõbe Ag).

Praegu kaevandatakse kogu alumiinium (Al) elektrolüütiliselt (sulaboksiidist).

Galvaneerimine

Galvaneerimine - rakenduselektrokeemia valdkond, mis käsitleb metallkatete pealekandmise protsesse nii metall- kui ka mittemetalltoodete pinnale, kui nende soolade lahuseid läbib alalisvool. Galvaneerimine jaguneb galvaniseerimine ja galvaniseerimine .

Elektrolüüsi abil on võimalik metallesemeid katta teise metalli kihiga. Seda protsessi nimetatakse galvaniseerimine. Erilise tehnilise tähtsusega on raskesti oksüdeeruvate metallidega pinnakatted, eelkõige nikkel- ja kroomimine, samuti hõbedamine ja kullamine, mida sageli kasutatakse metallide kaitsmiseks korrosiooni eest. Soovitud katete saamiseks puhastatakse objekt põhjalikult, rasvatustatakse hästi ja asetatakse katoodina elektrolüütilisse vanni, mis sisaldab metalli soola, millega tahetakse objekt katta. Ühtlasema katte saamiseks on kasulik kasutada anoodina kahte plaati, asetades nende vahele eseme.

Samuti on elektrolüüsi abil võimalik mitte ainult katta esemeid ühe või teise metalli kihiga, vaid teha nende reljeefseid metallikoopiaid (näiteks münte, medaleid). Selle protsessi leiutas XIX sajandi neljakümnendatel aastatel vene füüsik ja elektriinsener, Venemaa Teaduste Akadeemia liige Boriss Semenovitš Jacobi (1801-1874) ja seda nimetatakse. galvaniseerimine . Eseme reljeefse koopia tegemiseks tehakse esmalt jäljend mõnest plastmaterjalist, näiteks vahast. Seda jäljendit hõõrutakse grafiidiga ja kastetakse katoodina elektrolüütivanni, kus sellele ladestatakse metallikiht. Seda kasutatakse trükitööstuses trükivormide valmistamisel.

Lisaks ülaltoodule on elektrolüüs leidnud rakendust ka muudes valdkondades:

Oksiidkaitsekilede saamine metallidelt (anodeerimine);

Metalltoote elektrokeemiline pinnatöötlus (poleerimine);

Metallide elektrokeemiline värvimine (näiteks vask, messing, tsink, kroom jne);

Vee puhastamine on lahustuvate lisandite eemaldamine sellest. Tulemuseks on nn pehme vesi (oma omadustelt läheneb destilleeritud veele);

Lõikeinstrumentide (nt kirurgilised noad, pardlid jne) elektrokeemiline teritamine.

Kasutatud kirjanduse loetelu:

1. Gurevitš A. E. “Füüsika. elektromagnetilised nähtused. 8. klass, Moskva, kirjastus Drofa. 1999. aasta

2. Gabrielyan O. S. “Keemia. 8. klass, Moskva, kirjastus Drofa. 1997. aastal

3. "Akadeemik G. S. Landsbergi toimetatud füüsika algõpik - II köide - elekter ja magnetism." Moskva, Nauka, 1972.

4. Eric M. Rogers. "Füüsika uurivale meelele (füüsikateaduse meetodid, olemus ja filosoofia)". "Prinsetoni ülikooli press" 1966. III köide - elekter ja magnetism. Tõlge Moskva, "Mir" 1971.

5. A. N. Remizov "Füüsika, elektroonika ja küberneetika kursus meditsiiniinstituutidele". Moskva, "Kõrgkool" 1982.

Vedelikud, nagu kõik teised ained, võivad olla juhid, pooljuhid ja dielektrikud. Näiteks destilleeritud vesi on dielektrik ning elektrolüütide lahused ja sulatised on juhid. Pooljuhtideks on näiteks sula seleen või sulfiidsulamid.

Iooniline juhtivus

Elektrolüütiline dissotsiatsioon on elektrolüüdi molekulide lagunemine ioonideks polaarsete veemolekulide elektrivälja mõjul. Dissotsiatsiooniaste on ioonideks lagunenud molekulide osakaal lahustunud aines.

Dissotsiatsiooni aste sõltub erinevatest teguritest: temperatuur, lahuse kontsentratsioon, lahusti omadused. Temperatuuri tõustes suureneb ka dissotsiatsiooniaste.

Pärast seda, kui molekulid on ioonideks jagatud, liiguvad nad juhuslikult. Sel juhul saavad kaks erineva märgiga iooni rekombineeruda, st ühineda uuesti neutraalseteks molekulideks. Väliste muutuste puudumisel lahenduses tuleks luua dünaamiline tasakaal. Sellega on ajaühikus ioonideks lagunenud molekulide arv võrdne uuesti ühinevate molekulide arvuga.

Laengukandjad vesilahustes ja elektrolüütide sulamites on ioonid. Kui ahelasse on kaasatud anum lahuse või sulamiga, hakkavad positiivselt laetud ioonid liikuma katoodi suunas ja negatiivsed - anoodi suunas. Selle liikumise tulemusena tekib elektrivool. Seda tüüpi juhtivust nimetatakse ioonjuhtimiseks.

Lisaks ioonjuhtivusele vedelikes võib sellel olla ka elektrooniline juhtivus. Seda tüüpi juhtivus on iseloomulik näiteks vedelatele metallidele. Nagu eespool märgitud, on ioonjuhtivuse korral voolu läbimine seotud aine ülekandega.

Elektrolüüs

Elektrolüütide koostisesse kuuluvad ained settivad elektroodidele. Seda protsessi nimetatakse elektrolüüsiks. Elektrolüüs on aine vabanemise protsess elektroodil, mis on seotud redoksreaktsioonidega.

Elektrolüüs on leidnud laialdast rakendust füüsikas ja tehnoloogias. Elektrolüüsi abil kaetakse ühe metalli pind õhukese teise metalli kihiga. Näiteks kroomimine ja nikeldamine.

Elektrolüüsi abil saate reljeefpinnalt koopia. Selleks on vajalik, et elektroodi pinnale settiv metallikiht oleks kergesti eemaldatav. Selleks kantakse mõnikord pinnale grafiit.

Selliste kergesti kooritavate katete saamise protsessi nimetatakse galvaniseerimiseks. Selle meetodi töötas välja vene teadlane Boris Jacobi Peterburi Iisaku katedraali õõneskujude valmistamisel.