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 диссоциацияЭлектролитическая 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.

Вольтамперная характеристика для электролитов

Ионная проводимость: прохождение тока связано с переносом вещества.

 

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.

Теги: