Головна онлайн підручники База репетиторів Росії Тренажери з фізики Підготовка до ЄДІ 2017 онлайн
Глава 1. Електродинаміка
Постійний електричний струм
1.15. Електричний струм в електролітах
Наши партнеры ArtmMisto
Електролітами прийнято називати провідні середовища, в яких перебіг електричного струму супроводжується перенесенням речовини. Носіями вільних зарядів в електролітах є позитивно і негативно заряджені іони. До електролітів належать багато сполук металів в розплавленому стані, а також деякі тверді речовини. Однак основними представниками електролітів, широко використовуються в техніці, є водні розчини неорганічних кислот, солей і підстав.
Проходження електричного струму через електроліт супроводжується виділенням речовин на електродах. Це явище отримало назву електролізу.
Електричний струм в електролітах являє собою переміщення іонів обох знаків у протилежних напрямках. Позитивні іони рухаються до негативного електроду (катоду), негативні іони - до позитивного електрода (анода). Іони обох знаків з'являються у водних розчинах солей, кислот і лугів в результаті розщеплення частини нейтральних молекул. Це явище називається електролітичної дисоціацією. Наприклад, хлорид міді CuCl2 дисоціює у водному розчині на іони міді і хлору:
Досягнувши катода, іони міді нейтралізуються надлишковими електронами катода і перетворюються в нейтральні атоми, які осідають на катоді. Іони хлору, досягнувши анода, віддають по одному електрону. Після цього нейтральні атоми хлору з'єднуються попарно і утворюють молекули хлору Cl2. Хлор виділяється на аноді в вигляді бульбашок.
У багатьох випадках електроліз супроводжується вторинними реакціями продуктів розкладання, виділяються на електродах, з матеріалом електродів або розчинників. Прикладом може служити електроліз водного розчину сульфату міді CuSO4 (мідний купорос) в тому випадку, коли електроди, опущені в електроліт, виготовлені з міді.
Дисоціація молекул сульфату міді відбувається за схемою
віддає анода два електрона і перетворюється в нейтральний радикал SO4 вступає у вторинну реакцію з мідним анодом: Новоутворена молекула сульфату міді переходить в розчин.
Таким чином, при проходженні електричного струму через водний розчин сульфату міді відбувається розчинення мідного анода і відкладення міді на катоді. Концентрація розчину сульфату міді при цьому не змінюється.
Малюнок 1.15.1. Електроліз водного розчину хлориду міді
Закон електролізу був експериментально встановлений англійським фізиком М. Фарадеєм в 1833 році. Закон Фарадея визначає кількості первинних продуктів, що виділяються на електродах при електролізі:
Маса m речовини, яка виділяється на електроді, прямо пропорційна заряду Q, що пройшов через електроліт:
Величину k називають електрохімічним еквівалентом.
Маса виділяється на електроді речовини дорівнює масі всіх іонів, які прийшли до електрода:
Тут m0 і q0 - маса і заряд одного іона, 
- число іонів, які прийшли до електрода при проходженні через електроліт заряду Q. Таким чином, електрохімічний еквівалент k дорівнює відношенню маси m0 іона даної речовини до його заряду q0.
Так як заряд іона дорівнює добутку валентності речовини n на елементарний заряд e (q0 = ne), то вираз для електрохімічного еквівалента k можна записати у вигляді
Тут NA - постійна Авогадро, M = m0 NA - молярна маса речовини, F = eN A - постійна Фарадея.
Постійна Фарадея чисельно дорівнює заряду, який необхідно пропустити через електроліт для виділення на електроді одного благаючи одновалентного речовини.
Закон Фарадея для електролізу набуває вигляду:
Явище електролізу широко застосовується в сучасному промисловому виробництві.
