субота, 1 жовтня 2016 р.

Електроліз

Електричний струм в електролітах

Мал 1. Електроліз водного розчину хлориду міді

  • Електролітами називають провідні середовища, в яких протікання електричного струму супроводжується перенесенням речовини.
  • Носіями вільних зарядів в електролітах є додатньо і від’ємно заряджені іони.

  • До електролітів відносяться водні розчини кислот, солей і лугів а також розплави деяких твердих речовин.

  • Проходження струму крізь електроліт супроводжується виділенням речовини на електродах. Це явище називають електролізом.

  • Електричний струм в електролітах представляє собою переміщення іонів обох знаків в протилежних напрямах. Додатні іони рухаються до від’ємного електрода (катода), від’ємні іони – до додатного електрода (анода). Іони обох знаків зявляються  в водних розчинах солей, кислот і лугів в результаті розчеплення частини нейтральних молекул. Це явище називають електролітичною дисоціацією. 

Наприклад, хлорид міді CuCl2 дисоціює в водному розчині на іони міді та хлору: 
CuCl2 ↔  Cu++ + 2Cl-.
  • При підключенні електродів до джерела струму іони під дією електричного поля починають впорядкований рух: додатні іони міді рухаються до катода, а від’ємні йони хлору – до анода (мал.1).

  • Досягнувши катода, іони міді нейтралізуються надлишковими електронами катода і перетворюються в нейтральні атоми, які виділяються (осідають) на катоді. Йони хлору, досягнувши анод, віддають по одному електрону. Після цього нейтральні атоми хлору з’єднуються попарно і утворюють молекули хлору Cl2. Хлор виділяється на аноді в виді бульбашок газу.

Отже, при проходженні електричного струму крізь електроліт на електродах виділяється речовина (в нашому прикладі мідь і хлор).
  • Закон електролізу був експериментально встановлений англійським фізиком М. Фарадеєм в 1833 році. Закон Фарадея визначає масу речовини, яка виділяється на електродах під час електролізу:

Маса m речовини, яка виділяється на електроді, прямо пропорційна заряду Q, який пройшов крізь електроліт: 
m = kQ = kIt.

Величину k називають електрохімічним еквівалентом.

  • Маса речовини, яка виділиться на електроді дорівнює  масі всіх іонів, які прийшли на електрод:  
m = m0N = m0Q/q0 = m0It/q0.

Тут m0 і q0 – маса і заряд одного іона, а N = Q/q0 – число iонів, які прийшли на  електрод при проходженні через електроліт заряду Q. 
  • Отже, електрохімічний еквівалент k дорівнює відношенню маси іона m0 до його заряду q0.

  • Оскільки заряд іона дорівнює добуткові валентності речовини z на елементарний заряд e (q0 = z∙e), то вираз для електрохімічного еквівалента k можна записати так: 


Тут NA –стала Авогадро, M = m0NA – молярна маса, F = eNA –стала Фарадея. 

F = eNA = 96485 Кл / моль.
  • Закон Фарадея для електролізу можна записати так:

Доцільно прочитати:

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...