§ 75. Природа струму в електролітах [тисячі дев'ятсот сімдесят п'ять Ковальов П.Г., Хліян М.Д.

Наши партнеры ArtmMisto

Рідини, як і тверді тіла, можуть бути провідниками, діелектриками (спирт, вода) і напівпровідниками (розплавлений селен, телур). Розчини речовин, які проводять електричний струм, називаються електролітами. Електролітами є, наприклад водні розчини солей, кислот і лугів. Їх (молекули складаються з двох частин, що володіють протилежними і рівними по величині зарядами, т. Е. З двох іонів. Коли вони потрапляють у воду, діелектрична проникність якої ε = 81, сила електричного взаємодії між ними зменшується в 81 разів. При такому зменшенні сили тяжіння між іонами, складовими молекули речовини, що розчиняється, останні від зіткнення з молекулами води в процесі теплового руху розпадаються на іони, т. е. відбувається електролітична дисоціація. Іони водню і металів позитивні.

Деяка кількість протилежно заряджених іонів при своєму русі може виявитися настільки близько один до одного, що сили електричного тяжіння об'єднують їх знову в нейтральну молекулу. Величина заряду іона (валентність) визначається числом втрачених або придбаних атомом (або групою атомів, складових іон) електронів. Велектролітичні дисоціацію записують у вигляді рівнянь ,, як і будь-які інші хімічні реакції:

Отже, в електроліті є вільні носії заряду, ними? є позитивні і негативні іони. Вони знаходяться в тепловому русі.

Опустимо в електроліт два електроди і приєднаємо їх до полюсів джерела постійного струму. Під дією електричного поля, утвореного джерелом струму в електроліті, вільні іони крім теплового руху починають рухатися в протилежні сторони: позитивні - до негативного електроду, а негативні - до позитивного електрода. П оток позитивних і негативних іонів в електроліті поп дією електричного поля джерела струму є струм в електроліті. Чим більше іонів міститься в 1 см3 електроліту і чим більше швидкість їх руху, тим більше сила струму. Швидкість безперервного руху іонів, що утворюють струм в електроліті, невелика. Навіть найшвидший іон водню при напруженості електричного поля Е = 100 в / м має швидкість приблизно 12 см / ч, а іон натрію - 1,6 см / год. Для електролітів справедливий закон Ома.

При проходженні струму через електроліт іони, досягаючи електродів, нейтралізуються і виділяються на них у вигляді нейтральних молекул речовини. Значить, проходження струму через електроліти завжди супроводжується перенесенням речовини. З цього випливає, що в електролітах, на відміну від металевих провідників, носіями струму не є вільні електрони, а іони. На відміну від металів електроліти мають іонну провідність. Через електроліт електричний струм проходить до тих пір, поки розчинена речовина в розчиннику повністю не виділиться на електродах, після цього ток припиниться.

Рух іонів в електричному полі використовується для введення їх в організм з лікувальною метою через неушкоджену шкіру. Наприклад, при введенні в руку іонів кальцію її кисть поміщають в ванну з водним розчином хлористого кальцію, передпліччя з'єднують з негативним полюсом джерела струму, а електрод, занурений в електроліт, з позитивним полюсом (рис. 107). Під дією електричного поля позитивні іони кальцію входять в тіло і поширюються по всій руці.

З'ясуємо, як залежить опір електроліту від температури. Зберемо електричне коло з джерела струму, амперметра і пробірки з електролітом, в який занурені електроди (рис. 108). Нагріваючи електроліт, ми помічаємо збільшення сили струму в ланцюзі. Значить, при нагріванні електролітів їх опір зменшується. Швидкість молекул при цьому стає більшою, кінетична енергія їх збільшується, що викликає більш часті і сильні зіткнення між молекулами електроліту, в результаті відбувається більший розпад молекул розчиненої речовини на іони. Зростання числа іонів, що утворюють струм, збільшує його силу. Із зростанням температури підвищується опір електроліту направленого руху вільних іонів, але зростання їх числа викликає більше збільшення сили струму, ніж зменшення його за рахунок зростання числа зіткнень іонів з молекулами електроліту. В кінцевому підсумку від нагрівання опір електроліту зменшується.