Elektromos áram elektrolitok
Az elektrolitok szabad díjak pozitív és negatív ionok. Hagyjuk egy edényben egy elektrolitot, két fémből vagy szénből lemezek, kapcsolódik egy forrás az E. DS (ábra. 1), és az úgynevezett elektródák. Egy kötött elektróda, a pozitív pólusa a forrás nevezzük az anód, csatlakozik a negatív pólus a forrás - a katód. A hajó tartalmazó elektrolit és az elektródák az úgynevezett elektrolitikus fürdő (vagy voltaméter).
Amikor a lezárás lánc pozitív töltésű anód, egy katód - a negatív, és az elektromos mező létre közöttük. Hatása alatt a térerősség negatív ionok mozognak az anód felé, és a pozitív - a katód (2. ábra). Ezért, a negatív ionok nevezzük anionok. és pozitív - kationok. Amikor elérte a katód, kationok kapcsolódnak önmagához a felesleges elektronokat a katód és alakítjuk semleges atomok. Ezek az atomok vagy molekulák képződnek lerakódnak az elektródák által, amely azokat anyagréteget. Izolálása az elektródák alatt átfolyó villamos áram segítségével a elektrolit nevű elektrolízis.
Gyakran a rajta átfolyó villamos áram segítségével a elektrolitokat kíséri kémiai átalakításokkal anyag. Vegyük például az elektrolízis vizes kénsav-oldattal. Ha kénsavat disszociációs molekula hasad pozitív hidrogénion és negatív ion a sav maradék:
És minden egyes ion hordoz töltést számszerűen egyenlő az elemi töltés. Úgy tűnik, hogy egy kis része a vízmolekulák és a disszociált, vagyis egy pozitív hidrogénion és hidroxid ion negatív:
On az elektromos áramkör zárása, az összes hidrogén ionok elmozdulni a katód és a negatív töltésű ionok OH - és SO4 - az anód. A hidrogén ionok a katód, fogyaszt az elektronok és konvertálja a semleges atomok, molekulák, amelyek kötődnek a H2 és elválasztjuk az oldattól. Anód kiválasztja extra elektronok megközelítette az ionok OH -. mivel az erők tartja az elektronok a ionok hidroxid, lényegesen kevesebb, mint a gazdaság erői az elektronok a ionok SO4 -. Kisülés után ionok OH - alkotnak egy vízmolekula és oxigén molekula, amely megjelent a megoldást. Így, ezek az ionok keletkeznek az oldatban:
hidrogéngáz szabadul fel a katódon:
ahol e - elektron töltése.
Az anódon SO4 - oldatban maradnak, és csatlakoztatja a hidrogén-ionokat, molekulákat képezhetnek H2 SO4. Ennek eredményeként, elektrolízis teljes mennyisége kénsav az oldatban állandó marad, és a víz mennyisége csökken.
Egy eljárást alkalmazunk, amelyben csak akkor lehetséges, kibocsátott anyag mindkét elektródon az esetben, ha az elektródák nem oldjuk az elektrolit.
Az elektrolitok csak Ohm-törvény
vezetőképesség # 947; ez a elektrolit nagyobb, annál nagyobb a száma a molekulák disszociált és nagyobb sebességgel, ezek az ionok mozognak hatása alatt az elektromos mező olyan intenzitással. Amikor melegítjük, az ellenállás az elektrolitok csökken. Ez annak köszönhető, hogy két okból: először is, a hőmérséklet növekedésével növeli a mozgási energiát az elektrolit molekulák és ütközések száma nagyobb esik szét ionok; Másodszor, amikor a folyadék melegítése annak csökkentett belső súrlódás és, következésképpen, a mozgás sebessége az ionok növekszik.
2.2. Faraday törvényei elektrolízis.
Michael Faraday tanulmányozták a jelenség eredetét elektromos áram segítségével az elektrolitokat, és létrehozott két alapvető törvényei az elektrolízis alapján kísérletek.
Első Törvény: massamveschestva megjelent az elektrolízis az egyes elektródák arányos zaryadaq áthaladó elektrolit:
ahol k - elektrokémiai egyenértékű az anyag. Ha q = 1k k = m. azaz elektrokémiai ekvivalens az anyagmennyiség kiemelte az elektród által áthaladó elektrolitot a töltés egységekben.
Mivel q = I t. az
Értékei elektrokémiai ekvivalens valamilyen vegyületek 1. függelékben megadott №.
Az első törvény Faraday könnyen ellenőrizhető a tapasztalat. Beleértve három azonos elektrolitikus fürdők A, B és C, tartalmaz azonos elektrolitot és ugyanolyan ellenállást amint az a 3.. I. A átfolyó áram a fürdő egy, egyenlő arányban oszlik fürdők B és C a kísérlet után mérjük az anyag mennyiségét az elkülönített anódot fürdők B és C, azt látjuk, hogy az egyes a tömegek mB és az MC felével egyenlő a tömeg mA. különválasztják a fürdőzni az anód A. Ugyanez az összefüggés találunk a tömegek és anyagok kiválik a katód.
A második törvény: elektrokémiai ekvivalens elemek közvetlenül arányosak a kémiai ekvivalens:
Itt, A - atomsúlya elem, Z - vegyértékével. hozzáállás
Ez az úgynevezett kémiai ekvivalens anyagok; C - állandó érték, amely ugyanazt az értéket az összes anyagot.
Ellenőrizzük a második törvény Faraday kísérletet. Sorba kapcsolt több elektrolit fürdő tartalmazó különböző elektrolitokat (ábra. 4). Jelöljük az anyag tömege felszabadítjuk egy elektród (például, katód) az első fürdő, m1. A1 és Z1 vegyértéke atomsúlya az anyag. és az egyes e változók értékeit a hatóanyag a második fürdő m2. A2 és Z2. Szerint a második törvénye Faraday,
Szerint azonban az első törvény a Faraday,
Behelyettesítve ezeket az értékeket a K1 és K2 a (3) képlet. Tehát a hatalom az I. és a t idő áthalad az elektrolit ugyanaz mindkét elektrolitok, a
Mi határozza meg a tapasztalat az m1 és m2, és megtalálja az értéket A1. Z1. A2 és Z2. Ismétlés tapasztalat II és III voltmérőt, ellenőrizze, hogy (4) egyenlet teljesül bármely két anyag kicsapódik az elektródákon az elektrolízis során a két sorbakapcsolt elektrolizáló cellákban.
Mindkét Faraday-törvény is magyarázható. Cseréje, a képletben (1) szerinti elektrokémiai ekvivalens K (2):
és - a mennyiség F (= F), az úgynevezett Faraday szám; végül
Ha a kifejezés (5) egyesült Faraday-törvény tegye q = F. Így m = száma Faraday egyenlő az elektromos töltés, amelynek át kell haladnia az elektrolitot az elektróda szétválasztása mennyiségű anyagok, egyenlő annak kémiai ekvivalense (egy gramm-ekvivalens).
Empirikusan meghatározható, hogy
Tól Faraday-törvény, ebből az következik, hogy ahogy az anyagot gyártani az egyes atomok, villany áll elemi díjakat. Izolálása az elektróda egy gramm-ekvivalens anyagból az elektroliton keresztül át egy elektromos töltés, egyenlő a számát Faraday. Az egyik grammatom egyértékű atomok tartalmazott anyag NA (NA - Avogadro-szám). Ezért minden egyes anyag van vegyértékű ion töltése