Elektrisk strøm i væsker. Bevegelse av ladninger, anioner kationer. Elektrisk strøm i væsker: dens opprinnelse, kvantitative og kvalitative egenskaper Hva skaper en strøm i væsker

Det er dannet av den rettede bevegelsen av frie elektroner og at det i dette tilfellet ikke skjer noen endringer i stoffet som lederen er laget av.

Slike ledere, der passasjen av en elektrisk strøm ikke er ledsaget av kjemiske endringer i stoffet deres, kalles dirigenter av den første typen. Disse inkluderer alle metaller, kull og en rekke andre stoffer.

Men det er også slike ledere av elektrisk strøm i naturen, der kjemiske fenomener oppstår under strømmens passasje. Disse lederne kalles dirigenter av den andre typen. Disse inkluderer hovedsakelig ulike løsninger i vann av syrer, salter og alkalier.

Hvis du heller vann i et glasskar og tilsetter noen dråper svovelsyre (eller annen syre eller alkali) til det, og deretter tar to metallplater og fester ledere til dem ved å senke disse platene ned i karet, og koble til en strøm kilde til de andre endene av lederne gjennom en bryter og et amperemeter, så vil gass frigjøres fra løsningen, og den vil fortsette kontinuerlig til kretsen er lukket. forsuret vann er faktisk en leder. I tillegg vil platene begynne å bli dekket med gassbobler. Da vil disse boblene løsne fra platene og komme ut.

Når en elektrisk strøm går gjennom løsningen, skjer det kjemiske endringer, som et resultat av at gass frigjøres.

Ledere av den andre typen kalles elektrolytter, og fenomenet som oppstår i elektrolytten når en elektrisk strøm går gjennom den er.

Metallplater dyppet i elektrolytten kalles elektroder; en av dem, koblet til den positive polen til strømkilden, kalles en anode, og den andre, koblet til den negative polen, kalles katode.

Hva forårsaker passasje av elektrisk strøm i en væskeleder? Det viser seg at i slike løsninger (elektrolytter) brytes syremolekyler (alkalier, salter) under påvirkning av et løsningsmiddel (i dette tilfellet vann) ned i to komponenter, og en partikkel av molekylet har en positiv elektrisk ladning, og den andre negativ.

Partiklene i et molekyl som har en elektrisk ladning kalles ioner. Når en syre, salt eller alkali løses i vann, vises et stort antall både positive og negative ioner i løsningen.

Nå skulle det bli klart hvorfor en elektrisk strøm gikk gjennom løsningen, for mellom elektrodene koblet til strømkilden ble den opprettet, med andre ord, en av dem viste seg å være positivt ladet og den andre negativt. Under påvirkning av denne potensialforskjellen begynte positive ioner å bevege seg mot den negative elektroden - katoden, og negative ioner - mot anoden.

Dermed har den kaotiske bevegelsen av ioner blitt en ordnet motbevegelse av negative ioner i den ene retningen og positive i den andre. Denne ladningsoverføringsprosessen utgjør strømmen av elektrisk strøm gjennom elektrolytten og skjer så lenge det er en potensialforskjell over elektrodene. Når potensialforskjellen forsvinner, stopper strømmen gjennom elektrolytten, den ordnede bevegelsen av ioner forstyrres, og kaotisk bevegelse setter inn igjen.

Som et eksempel, tenk på fenomenet elektrolyse når en elektrisk strøm føres gjennom en løsning av kobbersulfat CuSO4 med kobberelektroder senket ned i den.

Fenomenet elektrolyse når strøm passerer gjennom en løsning av kobbersulfat: C - kar med elektrolytt, B - strømkilde, C - bryter

Det vil også være en motbevegelse av ioner til elektrodene. Det positive ionet vil være kobber-(Cu)-ionet, og det negative ionet vil være syrerest-ionet (SO4). Kobberioner, ved kontakt med katoden, vil bli utladet (fester de manglende elektronene til seg selv), dvs. de vil bli til nøytrale molekyler av rent kobber, og avsettes på katoden i form av det tynneste (molekylære) laget.

Negative ioner, etter å ha nådd anoden, blir også utladet (gi bort overflødige elektroner). Men samtidig inngår de en kjemisk reaksjon med kobberet i anoden, som et resultat av at et molekyl av kobber Cu festes til den sure resten SO4 og et molekyl av kobbersulfat CuS O4 dannes, som returneres tilbake til elektrolytten.

Siden denne kjemiske prosessen tar lang tid, avsettes kobber på katoden, som frigjøres fra elektrolytten. I dette tilfellet, i stedet for kobbermolekylene som har gått til katoden, mottar elektrolytten nye kobbermolekyler på grunn av oppløsningen av den andre elektroden - anoden.

Den samme prosessen skjer hvis sinkelektroder tas i stedet for kobber, og elektrolytten er en løsning av sinksulfat ZnSO4. Sink vil også overføres fra anoden til katoden.

Dermed, forskjellen mellom elektrisk strøm i metaller og væskeledere ligger i det faktum at i metaller er det kun frie elektroner, dvs. negative ladninger, som er ladningsbærere, mens det i elektrolytter bæres av motsatt ladede partikler av materie - ioner som beveger seg i motsatte retninger. Derfor sier de det elektrolytter har ionisk ledningsevne.

Fenomenet elektrolyse ble oppdaget i 1837 av B. S. Jacobi, som utførte en rekke eksperimenter på studier og forbedring av kjemiske strømkilder. Jacobi fant at en av elektrodene plassert i en løsning av kobbersulfat, når en elektrisk strøm passerer gjennom den, er dekket med kobber.

Dette fenomenet kalles galvanisering, finner ekstremt bred praktisk anvendelse nå. Et eksempel på dette er belegg av metallgjenstander med et tynt lag av andre metaller, det vil si nikkelplettering, forgylling, sølvplettering, etc.

Gasser (inkludert luft) leder ikke strøm under normale forhold. For eksempel er nakne, som er hengt parallelt med hverandre, isolert fra hverandre av et luftlag.

Imidlertid, under påvirkning av høy temperatur, en stor potensialforskjell og andre årsaker, ioniserer gasser, som væskeledere, det vil si at partikler av gassmolekyler vises i dem i stort antall, som, som bærere av elektrisitet, bidrar til passasjen av elektrisk strøm gjennom gassen.

Men samtidig skiller ioniseringen av en gass seg fra ioniseringen av en væskeleder. Hvis et molekyl brytes opp i to ladede deler i en væske, blir elektroner alltid skilt fra hvert molekyl i gasser, under påvirkning av ionisering, og et ion forblir i form av en positivt ladet del av molekylet.

Man trenger bare å stoppe ioniseringen av gassen, da den slutter å være ledende, mens væsken alltid forblir en leder av elektrisk strøm. Følgelig er ledningsevnen til en gass et midlertidig fenomen, avhengig av virkningen av eksterne faktorer.

Imidlertid er det en annen som heter lysbueutladning eller bare en lysbue. Fenomenet en elektrisk lysbue ble oppdaget på begynnelsen av 1800-tallet av den første russiske elektroingeniøren V. V. Petrov.

V. V. Petrov, som gjorde en rekke eksperimenter, oppdaget at mellom to trekull koblet til en strømkilde oppstår en kontinuerlig elektrisk utladning gjennom luften, ledsaget av et sterkt lys. I sine skrifter skrev V. V. Petrov at i dette tilfellet "kan den mørke freden være ganske sterkt opplyst." Så for første gang ble det oppnådd elektrisk lys, som praktisk talt ble brukt av en annen russisk elektroforsker Pavel Nikolaevich Yablochkov.

"Yablochkov's Candle", hvis arbeid er basert på bruken av en elektrisk lysbue, gjorde en reell revolusjon innen elektroteknikk i disse dager.

Bueutladningen brukes som lyskilde også i dag, for eksempel i søkelys og projektorer. Den høye temperaturen på lysbueutladningen gjør at den kan brukes til . For tiden brukes lysbueovner drevet av en svært høy strøm i en rekke industrier: for smelting av stål, støpejern, ferrolegeringer, bronse, etc. Og i 1882 brukte N. N. Benardos først en lysbueutladning for skjæring og sveising av metall.

I gass-lysrør, fluorescerende lamper, spenningsstabilisatorer, for å oppnå elektron- og ionestråler, s.k. glødegassutslipp.

En gnistutladning brukes til å måle store potensialforskjeller ved hjelp av et kulegap, hvis elektroder er to metallkuler med en polert overflate. Kulene flyttes fra hverandre, og en målt potensialforskjell påføres dem. Deretter bringes kulene sammen til en gnist hopper mellom dem. Når de kjenner til diameteren på ballene, avstanden mellom dem, trykket, temperaturen og luftfuktigheten, finner de potensialforskjellen mellom ballene i henhold til spesielle tabeller. Denne metoden kan brukes til å måle, til innen noen få prosent, potensielle forskjeller i størrelsesorden titusenvis av volt.

Alle er kjent med definisjonen av elektrisk strøm. Det er representert som en rettet bevegelse av ladede partikler. Slik bevegelse i ulike miljøer har grunnleggende forskjeller. Som et grunnleggende eksempel på dette fenomenet kan man forestille seg flyten og forplantningen av elektrisk strøm i væsker. Slike fenomener er preget av forskjellige egenskaper og er alvorlig forskjellig fra den ordnede bevegelsen av ladede partikler, som skjer under normale forhold ikke under påvirkning av forskjellige væsker.

Figur 1. Elektrisk strøm i væsker. Author24 - nettbasert utveksling av studentoppgaver

Dannelse av elektrisk strøm i væsker

Til tross for at prosessen med ledning av elektrisk strøm utføres ved hjelp av metallenheter (ledere), avhenger strømmen i væsker av bevegelsen av ladede ioner som har ervervet eller mistet slike atomer og molekyler av en eller annen spesifikk grunn. En indikator på en slik bevegelse er en endring i egenskapene til et bestemt stoff, der ionene passerer. Derfor er det nødvendig å stole på den grunnleggende definisjonen av elektrisk strøm for å danne et spesifikt konsept for dannelsen av strøm i forskjellige væsker. Det er bestemt at dekomponeringen av negativt ladede ioner bidrar til bevegelsen til området for den nåværende kilden med positive verdier. Positivt ladede ioner i slike prosesser vil bevege seg i motsatt retning - til en negativ strømkilde.

Væskeledere er delt inn i tre hovedtyper:

halvledere;
dielektriske;
konduktører.

Definisjon 1

Elektrolytisk dissosiasjon er prosessen med dekomponering av molekyler av en bestemt løsning til negative og positivt ladede ioner.

Det kan fastslås at en elektrisk strøm i væsker kan oppstå etter en endring i sammensetningen og de kjemiske egenskapene til væskene som brukes. Dette er fullstendig i strid med teorien om forplantning av elektrisk strøm på andre måter ved bruk av en konvensjonell metallleder.

Faradays eksperimenter og elektrolyse

Strømmen av elektrisk strøm i væsker er et produkt av bevegelsen av ladede ioner. Problemene knyttet til fremveksten og forplantningen av elektrisk strøm i væsker førte til studiet av den berømte forskeren Michael Faraday. Ved hjelp av en rekke praktiske studier var han i stand til å finne bevis for at massen av et stoff som frigjøres under elektrolyse avhenger av mengden tid og elektrisitet. I dette tilfellet er tiden som forsøkene ble utført viktig.

Forskeren var også i stand til å finne ut at i prosessen med elektrolyse, når en viss mengde av et stoff frigjøres, er det nødvendig med samme mengde elektriske ladninger. Denne mengden ble nøyaktig etablert og fastsatt i en konstant verdi, som ble kalt Faraday-nummeret.

I væsker har elektrisk strøm forskjellige forplantningsforhold. Det samhandler med vannmolekyler. De hindrer all bevegelse av ioner betydelig, noe som ikke ble observert i eksperimenter med en konvensjonell metallleder. Det følger av dette at genereringen av strøm under elektrolytiske reaksjoner ikke vil være så stor. Men når temperaturen på løsningen øker, øker konduktiviteten gradvis. Dette betyr at spenningen til den elektriske strømmen øker. Også i elektrolyseprosessen har det blitt observert at sannsynligheten for at et bestemt molekyl går i oppløsning til negative eller positive ioneladninger øker på grunn av det store antallet molekyler av stoffet eller løsningsmidlet som brukes. Når løsningen er mettet med ioner i overkant av en viss norm, skjer den omvendte prosessen. Konduktiviteten til løsningen begynner å avta igjen.

For tiden har elektrolyseprosessen funnet sin anvendelse i mange felt og felt av vitenskap og i produksjon. Industribedrifter bruker det i produksjon eller bearbeiding av metall. Elektrokjemiske reaksjoner er involvert i:

salt elektrolyse;
galvanisering;
overflate polering;
andre redoksprosesser.

Elektrisk strøm i vakuum og væsker

Forplantning av elektrisk strøm i væsker og andre medier er en ganske kompleks prosess som har sine egne egenskaper, egenskaper og egenskaper. Faktum er at i slike medier er det helt ingen ladninger i kroppene, derfor kalles de vanligvis dielektriske. Hovedmålet med forskningen var å skape slike forhold der atomer og molekyler kunne begynne sin bevegelse og prosessen med å generere en elektrisk strøm startet. For dette er det vanlig å bruke spesielle mekanismer eller enheter. Hovedelementet i slike modulære enheter er ledere i form av metallplater.

For å bestemme hovedparametrene til strømmen, er det nødvendig å bruke kjente teorier og formler. Den vanligste er Ohms lov. Den fungerer som en universell amperekarakteristikk, der prinsippet om strøm-spenningsavhengighet er implementert. Husk at spenning måles i enheter av ampere.

For eksperimenter med vann og salt er det nødvendig å forberede et kar med saltvann. Dette vil gi en praktisk og visuell fremstilling av prosessene som skjer når en elektrisk strøm genereres i væsker. Installasjonen bør også inneholde rektangulære elektroder og strømforsyninger. For fullskala forberedelse til eksperimenter, må du ha en ampereinstallasjon. Det vil bidra til å lede energi fra strømforsyningen til elektrodene.

Metallplater vil fungere som ledere. De dyppes i væsken som brukes, og deretter kobles spenningen til. Bevegelsen av partikler begynner umiddelbart. Den går tilfeldig. Når det oppstår et magnetfelt mellom lederne, ordnes hele prosessen med partikkelbevegelse.

Ionene begynner å endre ladninger og kombineres. Dermed blir katoder til anoder og anoder blir til katoder. I denne prosessen er det også flere andre viktige faktorer å vurdere:

dissosiasjonsnivå;
temperatur;
elektrisk motstand;
bruk av vekselstrøm eller likestrøm.

På slutten av forsøket dannes det et saltlag på platene.

Nesten hver person kjenner definisjonen av elektrisk strøm som Men hele poenget er at dens opprinnelse og bevegelse i ulike medier er ganske forskjellige fra hverandre. Spesielt har den elektriske strømmen i væsker noe andre egenskaper enn de samme metalliske lederne.

Hovedforskjellen er at strømmen i væsker er bevegelsen av ladede ioner, det vil si atomer eller til og med molekyler som har mistet eller fått elektroner av en eller annen grunn. Samtidig er en av indikatorene for denne bevegelsen en endring i egenskapene til stoffet som disse ionene passerer gjennom. Basert på definisjonen av elektrisk strøm kan vi anta at negativt ladede ioner under nedbrytning vil bevege seg mot positive og positive, tvert imot mot negative.

Prosessen med dekomponering av løsningsmolekyler til positive og negativt ladede ioner kalles elektrolytisk dissosiasjon i vitenskapen. Dermed oppstår en elektrisk strøm i væsker på grunn av det faktum at, i motsetning til den samme metalliske lederen, endres sammensetningen og de kjemiske egenskapene til disse væskene, noe som resulterer i prosessen med bevegelse av ladede ioner.

Den elektriske strømmen i væsker, dens opprinnelse, kvantitative og kvalitative egenskaper var et av hovedproblemene studert av den berømte fysikeren M. Faraday i lang tid. Spesielt, ved hjelp av en rekke eksperimenter, var han i stand til å bevise at massen av stoffet som ble frigjort under elektrolyse direkte avhenger av mengden elektrisitet og tiden denne elektrolysen ble utført. Av andre grunner, med unntak av typen stoff, avhenger ikke denne massen.

I tillegg, ved å studere strømmen i væsker, fant Faraday eksperimentelt ut at samme mengde er nødvendig for å isolere ett kilo av et hvilket som helst stoff under elektrolyse.Denne mengden, lik 9.65.10 7 k, ble kalt Faraday-tallet.

I motsetning til metallledere er den elektriske strømmen i væsker omgitt, noe som i stor grad kompliserer bevegelsen av ionene til stoffet. I denne forbindelse, i enhver elektrolytt, kan bare en liten spenning genereres. På samme tid, hvis temperaturen på løsningen stiger, øker dens ledningsevne, og feltet øker.

Elektrolyse har en annen interessant egenskap. Saken er at sannsynligheten for forfall av et bestemt molekyl til positive og negativt ladede ioner er jo høyere, jo større antall molekyler av selve stoffet og løsningsmidlet. Samtidig, på et bestemt tidspunkt, blir løsningen overmettet med ioner, hvoretter ledningsevnen til løsningen begynner å avta. Dermed vil den sterkeste finne sted i en løsning hvor konsentrasjonen av ioner er ekstremt lav, men den elektriske strømmen i slike løsninger vil være ekstremt lav.

Elektrolyseprosessen har fått bred anvendelse i ulike industrielle produksjoner relatert til elektrokjemiske reaksjoner. Blant de viktigste av dem er produksjon av metall ved hjelp av elektrolytter, elektrolyse av salter som inneholder klor og dets derivater, redoksreaksjoner, produksjon av et så nødvendig stoff som hydrogen, overflatepolering, galvanisering. For eksempel, i mange bedrifter innen maskinteknikk og instrumentproduksjon, er raffineringsmetoden veldig vanlig, som er produksjon av metall uten unødvendige urenheter.

Elektrisk strøm i væsker er forårsaket av bevegelse av positive og negative ioner. I motsetning til strøm i ledere hvor elektroner beveger seg. Således, hvis det ikke er ioner i en væske, er det et dielektrikum, for eksempel destillert vann. Siden ladningsbærere er ioner, det vil si molekyler og atomer av et stoff, vil det uunngåelig føre til en endring i stoffets kjemiske egenskaper når en elektrisk strøm går gjennom en slik væske.

Hvor kommer positive og negative ioner fra i en væske? La oss si med en gang at ladningsbærere ikke er i stand til å dannes i alle væsker. De der de vises kalles elektrolytter. Disse inkluderer løsninger av salter av syrer og alkalier. Når du løser opp salt i vann, for eksempel, ta bordsalt NaCl, spaltes det under påvirkning av et løsningsmiddel, det vil si vann, til et positivt ion Na kalt et kation og et negativt ion Cl kalt et anion. Prosessen med dannelse av ioner kalles elektrolytisk dissosiasjon.

La oss gjennomføre et eksperiment, for det trenger vi en glasspære, to metallelektroder, et amperemeter og en likestrømkilde. Vi fyller kolben med en løsning av vanlig salt i vann. Deretter legger vi to rektangulære elektroder i denne løsningen. Vi kobler elektrodene til en likestrømkilde gjennom et amperemeter.

Figur 1 - Kolbe med saltløsning

Når strømmen slås på mellom platene, vil et elektrisk felt vises under virkningen av hvilke saltioner vil begynne å bevege seg. Positive ioner vil skynde seg til katoden, og negative ioner til anoden. Samtidig vil de gjøre en kaotisk bevegelse. Men på samme tid, under handlingen av feltet, vil en bestilt en også bli lagt til den.

I motsetning til ledere der bare elektroner beveger seg, det vil si én type ladning, beveger to typer ladninger seg i elektrolytter. Dette er positive og negative ioner. De beveger seg mot hverandre.

Når det positive natriumionet når katoden, vil det få det manglende elektronet og bli et natriumatom. En lignende prosess vil skje med klorionet. Først når det når anoden, vil klorionet gi fra seg et elektron og bli til et kloratom. Dermed opprettholdes strømmen i den eksterne kretsen på grunn av bevegelsen av elektroner. Og i elektrolytten ser det ut til at ioner bærer elektroner fra en pol til en annen.

Den elektriske motstanden til elektrolytter avhenger av mengden ioner som dannes. I sterke elektrolytter er dissosiasjonsnivået veldig høyt når det er oppløst. De svake er lave. Også den elektriske motstanden til elektrolytten påvirkes av temperaturen. Med økningen avtar væskens viskositet og tunge og klønete ioner begynner å bevege seg raskere. Følgelig avtar motstanden.

Hvis saltløsningen erstattes med en løsning av kobbersulfat. Så, når en strøm går gjennom den, når kobberkationen når katoden og mottar de manglende elektronene der, vil den bli gjenopprettet til et kobberatom. Og hvis du etter det fjerner elektroden, kan du finne kobberavleiringer på den. Denne prosessen kalles elektrolyse.

« Fysikk - klasse 10"

Hva er bærerne av elektrisk strøm i et vakuum?
Hva er arten av deres bevegelse?

Væsker, som faste stoffer, kan være dielektriske stoffer, ledere og halvledere. Dielektriske stoffer inkluderer destillert vann, ledere - løsninger og smelter av elektrolytter: syrer, alkalier og salter. Flytende halvledere er smeltet selen, sulfidsmelter, etc.

elektrolytisk dissosiasjon.

Når elektrolytter løses opp under påvirkning av det elektriske feltet til polare vannmolekyler, brytes elektrolyttmolekyler ned til ioner.

Desintegreringen av molekyler til ioner under påvirkning av det elektriske feltet til polare vannmolekyler kalles elektrolytisk dissosiasjon.

Grad av dissosiasjon- andelen molekyler i det oppløste stoffet som har forfalt til ioner.

Graden av dissosiasjon avhenger av temperaturen, konsentrasjonen av løsningen og de elektriske egenskapene til løsningsmidlet.

Med økende temperatur øker graden av dissosiasjon, og følgelig øker konsentrasjonen av positivt og negativt ladede ioner.

Ioner med forskjellige tegn, når de møtes, kan igjen forenes til nøytrale molekyler.

Under konstante forhold etableres en dynamisk likevekt i løsningen, hvor antall molekyler som forfaller til ioner per sekund er lik antall ionpar som rekombinerer til nøytrale molekyler på samme tid.

Ioneledning.

Ladningsbærere i vandige løsninger eller elektrolyttsmelter er positivt og negativt ladede ioner.

Hvis et kar med en elektrolyttløsning er inkludert i en elektrisk krets, vil negative ioner begynne å bevege seg mot den positive elektroden - anoden, og positiv - mot den negative - katoden. Som et resultat vil en elektrisk strøm flyte gjennom kretsen.

Ledningsevnen til vandige løsninger eller elektrolyttsmelter, som utføres av ioner, kalles ionisk ledningsevne.

Elektrolyse. Med ionisk ledningsevne er strømmen assosiert med overføring av materie. På elektrodene frigjøres stoffer som utgjør elektrolytter. Ved anoden donerer de negativt ladede ionene sine ekstra elektroner (i kjemi kalles dette en oksidativ reaksjon), og ved katoden får de positive ionene de manglende elektronene (reduksjonsreaksjon).

Væsker kan også ha elektronisk ledningsevne. Slik ledningsevne besittes for eksempel flytende metaller.

Prosessen med frigjøring av et stoff ved elektroden, assosiert med redoksreaksjoner, kalles elektrolyse.

Hva bestemmer massen til et stoff som frigjøres i løpet av en gitt tid? Det er klart at massen m til det frigjorte stoffet er lik produktet av massen m 0i til ett ion med antallet N i ioner som har nådd elektroden i løpet av tiden Δt:

m = m 0i Ni. (16.3)

Ionemassen m 0i er:

hvor M er den molare (eller atomære) massen til stoffet, og N A er Avogadro-konstanten, dvs. antall ioner i en mol.

Antall ioner som når elektroden er

hvor Δq = IΔt er ladningen som passerer gjennom elektrolytten i løpet av tiden Δt; q 0i er ladningen til ionet, som bestemmes av valensen n til atomet: q 0i \u003d ne (e er den elementære ladningen). Under dissosiasjonen av molekyler, for eksempel KBr, bestående av monovalente atomer (n = 1), oppstår K + og Br - ioner. Dissosiasjonen av kobbersulfatmolekyler fører til utseendet av dobbeltladede Cu 2+ og SO 2- 4 ioner (n = 2). Ved å erstatte uttrykk (16.4) og (16.5) i formel (16.3) og ta i betraktning at Δq = IΔt, a q 0i = ne, får vi

Faradays lov.

La oss betegne proporsjonalitetskoeffisienten med k mellom massen m av stoffet og ladningen Δq = IΔt som går gjennom elektrolytten:

hvor F \u003d eN A \u003d 9,65 10 4 C / mol - Faraday konstant.

Koeffisienten k avhenger av stoffets natur (verdiene til M og n). I følge formel (16.6) har vi

m = kIΔt. (16,8)

Faradays lov om elektrolyse:

Massen av stoffet som frigjøres på elektroden i løpet av tiden Δt. under passering av elektrisk strøm, er proporsjonal med styrken til strømmen og tiden.

Denne uttalelsen, oppnådd teoretisk, ble først etablert eksperimentelt av Faraday.

Verdien k i formel (16.8) kalles elektrokjemisk ekvivalent gitt stoff og uttrykt i kilo per anheng(kg/C).

Fra formel (16.8) kan man se at koeffisienten k er numerisk lik massen av stoffet som frigjøres på elektrodene under overføring av en ladning på 1 C av ioner.

Den elektrokjemiske ekvivalenten har en enkel fysisk betydning. Siden M / N A \u003d m 0i og en \u003d q 0i, så ifølge formel (16.7) k \u003d rn 0i / q 0i, dvs. k er forholdet mellom ionemassen og ladningen.

Ved å måle verdiene til m og Δq kan man bestemme de elektrokjemiske ekvivalentene til ulike stoffer.

Du kan verifisere gyldigheten av Faradays lov ved erfaring. La oss sette sammen installasjonen vist i figur (16.25). Alle tre elektrolysebadene er fylt med den samme elektrolyttløsningen, men strømmene som går gjennom dem er forskjellige. La oss betegne styrken til strømmene gjennom I1, I2, I3. Da er I 1 = I 2 + I 3 . Ved å måle massene m 1 , m 2 , m 3 av stoffene som frigjøres på elektrodene i forskjellige bad, kan man sikre seg at de er proporsjonale med de tilsvarende strømmene I 1 , I 2 , I 3 .

Bestemmelse av elektronladningen.

Formel (16.6) for massen av stoffet som frigjøres på elektroden kan brukes for å bestemme elektronladningen. Fra denne formelen følger det at elektronladningsmodulen er lik:

Når man kjenner massen m til det frigjorte stoffet under passasjen av ladningen IΔt, molmassen M, valensen til n atomer og Avogadro-konstanten N A, kan man finne verdien av elektronladningsmodulen. Det viser seg å være lik e = 1,6 10 -19 C.

Det var på denne måten verdien av den elementære elektriske ladningen ble oppnådd for første gang i 1874.

Påføring av elektrolyse. Elektrolyse er mye brukt i ingeniørfag til forskjellige formål. Dekk overflaten til ett metall elektrolytisk med et tynt lag av et annet ( nikkelbelegg, forkromning, gullbelegg og så videre.). Dette slitesterke belegget beskytter overflaten mot korrosjon. Hvis det sikres god avskalling av det elektrolytiske belegget fra overflaten som metallet er avsatt på (dette oppnås for eksempel ved å påføre grafitt på overflaten), kan en kopi fås fra relieffflaten.

Prosessen med å skaffe avtrekkbare belegg - elektrotype- ble utviklet av den russiske vitenskapsmannen B. S. Jacobi (1801-1874), som i 1836 brukte denne metoden for å lage hule figurer til St. Isak-katedralen i St. Petersburg.

Tidligere, i trykkeriindustrien, ble kopier fra en relieffflate (stereotyper) hentet fra matriser (et avtrykk av et sett på et plastmateriale), for hvilke et tykt lag med jern eller et annet stoff ble avsatt på matrisene. Dette gjorde det mulig å reprodusere settet i ønsket antall eksemplarer.

Elektrolyse fjerner urenheter fra metaller. Dermed støpes råkobber fra malmen i form av tykke plater, som deretter legges i et bad som anoder. Under elektrolyse oppløses anodekobberet, urenheter som inneholder verdifulle og sjeldne metaller faller til bunnen, og rent kobber legger seg på katoden.

Aluminium produseres ved elektrolyse fra smeltet bauxitt. Det var denne metoden for å skaffe aluminium som gjorde den billig og sammen med jern den vanligste innen teknologi og hverdagsliv.

Ved hjelp av elektrolyse oppnås elektroniske kretskort, som tjener som grunnlag for alle elektroniske produkter. En tynn kobberplate er limt på dielektrikumet, hvorpå et komplekst mønster av forbindelsesledninger er påført med en spesiell maling. Deretter legges platen i en elektrolytt, hvor de områdene av kobberlaget som ikke er dekket med maling etses. Etter det vaskes malingen av, og detaljene til mikrokretsen vises på brettet.