Природа электрического тока в растворах и расплавах электролитов. Явление электролиза. Закон электролиза Фарадея. Применение электролиза.

Природа электрического тока в растворах и расплавах электролитов

Электролиты — жидкие проводники, в которых подвижными носителями зарядов являются ионы (проводники 2-го рода).

Электролитическая диссоциация. С. Аррениус (1877 г.): под действием полярных молекул растворителя (воды, ε=81) или при нагревании молекулы щелочей, кислот, солей разделяются на ионы. (При растворении Еп уменьшается и становится меньше Ек хаотического движения ионов. При нагревании - Ек увеличивается и становится больше Еп электрического взаимодействия ионов). Одновременно с диссоциацией наблюдается рекомбинация.

Интенсивность электролитической диссоциации зависит:
  1. От температуры раствора.
  2. От концентрации раствора.
  3. От рода раствора (его диэлектрической проницаемости).

Электролитическая диссоциация Электролитическая диссоциация

Явление электролиза.

Электролизом называется процесс выделения на электродах вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями при прохождении тока через электролит.

Явление электролиза

Вольтамперная характеристика для электролитов. За счет явления поляризации график смещен. ЭДС поляризации имеет знак, противоположный знаку напряжения на электродах.

Ионная проводимость: прохождение тока связано с переносом вещества.

Вольтамперная характеристика для электролитов

Сопротивление растворов электролитов

Уменьшается R с повышением температуры. Справедлив закон Ома при неизменной концентрации раствора и постоянной температуре.

 

Закон электролиза Фарадея

При электролизе на электродах происходит выделение ве­щества: При электролизе на электродах происходит выделение ве­щества

При электролизе на электродах происходит выделение ве­щества    При электролизе на электродах происходит выделение ве­щества,

где  m0i и q0i - соответственно масса и заряд иона; М — молярная масса; Ni — число ионов, достигших электрода, n — валентность;

Таким образом, При электролизе на электродах происходит выделение ве­щества, но электро­химический эквивалент вещества - электро­химический эквивалент вещества. Он зависит от  рода вещества.

 

электро­химический эквивалент вещества

В Международной системе единиц СИ: электро­химический эквивалент вещества В Международной системе единиц СИ.

Т.к. процесс электролиза медленный, то на практике применяют единицу Т.к. процесс электролиза медленный, то на практике применяют  единицу.

электро­химический эквивалент вещества В Международной системе единиц СИ

Следовательно, Закон электролиза Фарадея

Закон электролиза Фарадея

Запишем: Для выде­ления 1 моль одновалентного вещества необходимо пропустить через электролит заряд 96500 Кл.

число Фарадеячисло Фарадея

Обозначим число Фарадея - число Фарадея

число Фарадея

Физический смысл: Для выделения 1 моль одновалентного вещества необходимо пропустить через электролит заряд 96500 Кл.

Для выделения 1 моль одновалентного вещества необходимо пропустить через электролит заряд 96500 Кл.

Закон электролиза:  масса вещества, выделившегося на электродах прямо пропорциональна силе тока, идущего через электролит и времени прохождения тока (т.к. q=I·Δt, то: прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит)

 

Определение заряда электрона

Из закона электролиза: Определение заряда электрона

 

Применение электролиза

Катодные процессы :

  1. В гальваностегии (никелирование, серебрение).
  2. В гальванопластике  (изготовление копий);  1838 г., Б. С. Якоби.
  3. Получение чистых металлов (медь, алюминий).
  4. Электрометаллургия расплавов.  Очистка металлов, полученных при выплавке из руды, от посторонних примесей.

Анодные процессы:

  1. Промышленный способ получения кислорода и водорода.
  2. Оксидирование алюминия
  3. Электрополировка поверхностей. (электроискровая обработка, электрозаточка).
  4. Электрогравировка.

Источник: www.eduspb.com