Электрический ток в жидкостях

Домашнее задание
§ 113 (учебник физики 10 класс, Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Соцкий, М. Просвещение, 2016)
ЕГЭ с. 379 устно
Задачи для самостоятельного решения № 8, 9 с. 388 решить

По электрическим свойствам все жидкости можно разделить на 2 группы
ПРОВОДЯЩИЕ
НЕПРОВОДЯЩИЕ
Содержащие свободные заряженные частицы - электролиты
Не содержащие свободные заряженные частицы - неэлектролиты
К ним относятся водные растворы и расплавы солей, кислот, оснований
К ним относятся дистиллированная вода, спирт, минеральное масло, растворы сахара, спирта, глюкозы

Проводимость разных веществ

Na Cl
Na+
Cl-
NaCl → Na+ + Cl-
При диссоциации ионы металлов и водорода всегда заряжены положительно, а ионы кислотных радикалов и группы ОН - отрицательно
Электролитической диссоциацией называется распад нейтральных молекул вещества в растворителе на + и - ионы
поваренная соль
Электролитическая диссоциация

Электролиты обладают ионной проводимостью.
Степень диссоциации – отношение числа молекул, диссоциировавших на ионы, к общему количеству молекул данного вещества.
Рекомбинация – процесс объединения ионов разных знаков в нейтральные молекулы.
В установившемся режиме между процессами ионизации и рекомбинации сохраняется динамическое равновесие.
Интенсивность электролитической диссоциации зависит:
1.От температуры раствора.
2.От концентрации раствора.
3.От рода раствора (его диэлектрической проницаемости)
Электролитическая диссоциация

Ионы в электролите движутся хаотично, но при создании электрического поля характер движения становится упорядоченным: положительные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательные ионы (анионы) движутся к аноду
+ (анод)
- (катод)
+
+
+
-
-
-
+
-
Электрический ток в электролитах представляет собой упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов
Электролиз

Рассмотрим, что происходит, когда ионы достигают электродов (на примере СuCl2)
CuCl2 → Cu2+ + 2Cl -
+
+
- (катод)
Положительные ионы меди, подходя к катоду, получают недостающий электрон, восстанавливаясь до металлического натрия
В процессе протекания тока через электролит на катоде происходит оседание слоя меди – электролиз раствора СuCl2
Cu 2+ + 2е → Cu 0
На катоде:
Cu 2+
Cu 2+
Электролиз
восстановительная
реакция
Катион

На аноде:
+ (анод)
-
-
Ионы Сl - , подходя к аноду, отдают ему лишниq электрон, который через источник тока поступает на катод и присоединяются к положительным ионам натрия
Cl -
Cl -
Электролиз
окислительная реакция
2Cl - - 2е → Cl2
В процессе протекания тока через электролит на аноде происходит выделение газа хлора – электролиз раствора СuCl2
Анион

При ионной проводимости прохождение тока связано с переносом вещества.
Выделение вещества на электродах вследствие окислительно – восстановительных реакций при прохождении тока через электролит называется электролизом
Электролиз
Явление электролиза было открыто в 1800 г английскими физиками Вильямом Никольсом и Антони Карлейлем.
У.Никольс
А.Карлейль

Сопротивление
растворов электролитов
Закон Ома справедлив при неизменной концентрации раствора и температуре. Сопротивление растворов электролитов
уменьшается с повышением температуры (При t возрастает степень диссоциации, то есть возрастает концентрация ионов. Сила тока в электролите возрастает, сопротивление уменьшается)
R
t
Закон Ома для электролитов

Законы электролиза
Этот закон был открыт опытным путем в 1833 году английским ученым Майклом Фарадеем.
Закон Фарадея
Масса вещества, выделившегося на электроде, при прохождении тока пропорциональна силе тока и времени
К – электрохимический эквивалент вещества
1791 - 1867

Электрохимический эквивалент вещества
Электрохимический эквивалент вещества зависит от рода вещества (от молярной массы вещества «М» и валентности «n»)
Физический смысл k – численно равен массе вещества, выделившегося на электроде при прохождении через электролит заряда в 1 Кл.
Физический смысл k – численно равен отношению массы иона к его заряду

Определение заряда электрона с помощью электролиза
Зная массу выделившегося вещества при прохождении заряда, молярную массу, валентность атомов и постоянную Авогадро можно найти значение модуля заряда электрона.
е=1,6·10-19 Кл

Постоянная Фарадея
Физический смысл: F – численно равна заряду, который надо пропустить через раствор электролита, чтобы выделить на электроде 1 моль одновалентного вещества.
F= 9,65•104 Кл/моль

Применение электролиза
Гальваностегия – декоративное или антикоррозийное покрытие металлических изделий тонким слоем другого металла (никелирование, хромирование, омеднение, золочение, серебрение)

Применение электролиза
Гальванопластика – электролитическое изготовление металлических копий, рельефных предметов
Точность копирования формы предмета очень высокая, т.к. процесс идет на ионном (молекулярном) уровне

Применение электролиза
Гальванотехника - это отрасль прикладной электрохимии.
Основателем гальванотехники и ее широчайшего применения является Борис Семенович Якоби, который в 1836 году изобрел гальванопластику.
(1801 – 1874)

Применение электролиза
Электрометаллургия – получение чистых металлов (Al, Na, Mg, Be) при электролизе расплавленных руд

Применение электролиза
Рафинирование металлов – очистка металлов от примесей с помощью электролиза, когда неочищенный металл является анодом, а на катоде оседает очищенный.
При плотности тока 0,3 А/дм2 процесс идет несколько дней