Електричний струм у рідинах

Згадайте, чи проводе вода електричний струм і чому?

Електричний струм у рідинах

Що ж таке електричний струм в рідинах?

Проведемо такий дослід №1

1. У посудину з дистильованою водою опустимо два електроди.

2. Зберемо коло із джерела струму, ключа, лампочки та чутливого амперметра.

3. Якщо замкнути коло, то стрілка амперметра не відхилиться.

4. Це означає, що дистильована вода не містить вільних носіїв заряду і у колі немає струму.

дослід №2

1. У посудину, де знаходиться суха кам’яна сіль опустимо два електроди.

2. Зберемо коло із джерела струму, ключа, лампочки та чутливого амперметра.

3. Якщо замкнути коло, то стрілка амперметра не відхилиться.

4. Це означає, що суха кам’яна сіль не містить вільних носіїв заряду і у колі немає струму.

Отже, ці дві речовини є діелектриками

дослід №3

Візьмемо і «об’єднаємо» ці два діелектрики:

1. насипимо у посудину з водою дві-три ложки кам’яної солі

2. лампочка загориться

3. причому в міру розчинення солі розжарення лампи збільшується.

Цей дослід доводить, що підсолена вода є провідником, причому носії заряду з’являються під час розчинення солі у воді.

За допомогою подібних дослідів можна визначити, що практично усі водні розчини солей, кислот і лугів є провідниками електричного струму.

• Електроліти – це речовини, які під час розчинення у воді (або іншому полярному розчиннику) чи розплавлення розпадаються на йони, і тому їх розчини або розплави проводять електричний струм.

• Неелектроліти - речовини, розчини або розплави які не проводять електричного струму (Цукор, жир, крохмаль, спирт, ацетон.).

Електричний струм в електролітах — це напрямлений рух позитивних і негативних йонів.

Під час проходження струму через електроліт:

• позитивні йони рухаються до негативного електрода — катода, тому їх називають катіонами;

• негативні йони рухаються до позитивного електрода — анода, і їх відповідно називають аніонами.

  До катіонів відносяться:

  йон гідрогену H⁺ , йон амонію NH₄⁺ ; йони металів Na⁺ , K⁺ , Fe⁺₂, Al⁺₃

  та інші.

  До аніонів відносяться:

  гідроксид-йон OH^- , йони кислотних залишків I^- , Br^- , Cl^- , NO^-₃ та інші.

  Процес розпаду електроліту на йони називають електролітичною дисоціацією

  

  Шведський хімік і фізик Сванте Август Арреніус (1859–1927), один із засновників фізичної хімії. За розробку теорії електролітичної дисоціації 1903 року був нагороджений Нобелівською премією «як факт визнання особливого значення його теорії електролітичної дисоціації для розвитку хімії».

  Розпад речовин на йони спричиняється:

• розчинником

• значним збільшенням температури

  Графіки залежності:

  а) сили струму від напруги I(U)

  Для створення електричного струму в електроліті необхідна певна робота зовнішнього електричного поля - для поляризації електроліту

  б) опору від температури R(T)

  За зростання температури тепловий рух молекул прискорюється, і тому зростає концентрація йонів, а отже, змінюється і питомий опір електроліту.

• Зміну питомого опору розраховуємо за формулою:

  ρ = ρ₀ (1 + α * ∆Т)

  ρ₀ - питомий опір електроліту при 273 К (0 ⁰С)

  α - термічний коефіцієнт опору

  Під час нагрівання провідність електролізу зростає, а опір зменшується.

Заповнити таблицю прикладами речовин, які являють собою позитивні і негативні йони

Електроліз

Електроліз — розклад речовин постійним електричним струмом.

Електролізом називається окисювально-відновний процес, який відбувається на електродах під час пропускання постійного електричного струму через розплав або розчин електроліту.

Окиснювально-відновна дія електричного струму сильніша дії хімічних окисників та відновників.

На характер і хід електродних процесів при електролізі впливають :

1. - склад електроліту;

2. природа розчинника;

3. матеріал електродів;

4. режим електролізу

Хімічні реакції на електродах здійснюються за рахунок електричної енергії. На катоді відбувається процес приєднання електронів (відновлення). На анноді – процес окиснення.

Електроліз

Питанням дослідження явища електролізу займались багато вчених, одним з яких був Майкл Фарадей. Саме Фарадей з допомогою багатьох експериментів кількісно описав основні процеси, які відбуваються при електролізі. Саме Фарадей ввів термін «іон» (грец. «той що йде», «прямуючий»). Іони, які заряджені позитивно і виділяються на катоді, Фарадей назвав катіонами, а ті, які виділялись на аноді – аніонами.

Майкл Фарадей (1791 – 1867) – англійський фізик-експериментатор і хімік. Відкрив електромагнітну індукцію, закони електролізу, дію магнітного поля на світло, діамагнетизм, створив першу модель електродвигуна, перший трансформатор і багато іншого.

І-й ЗАКОН ФАРАДЕЯ

Маса речовини, яка виділяється на електроді, прямо пропорційна заряду, який пройшов через електроліт.

m=k * q

де: m– маса речовини, яка виділилась на електроді;

q – заряд, який пройшов через електроліт;

k – коефіцієнт пропорційності, який залежить від речовини, яка виділяється на електроді

Маса речовини, яка виділилась на електроді, прямо пропорційна силі струму, який іде через електроліт, і часу його пропускання

I = m = k * I * t

де: m – маса речовини, яка виділилась на електроді;

І – сила струму, який іде через електроліт;

t – час електролізу;

k – коефіцієнт пропорційності, який залежить від речовини, яка виділяється на електроді.

k називають електрохімічним еквівалентом.

З першого закону Фарадея слідує, що

ІІ-й ЗАКОН ФАРАДЕЯ

Електрохімічний еквівалент різних речовин пропорційний їх молярним масам і обернено пропорційний числам, які виражають їх хімічну валентність

K =

де: M_A (кг/моль) – молярна маса речовини;

n – валентність цієї речовини;

F – коефіцієнт пропорційності, який є універсальною сталою, тобто має однакове значення для всіх речовин і називається сталою Фарадея.

сталої Фарадея дорівнює F = 96484 Кл/моль

Відношення молярної маси якого-небудь елемента до його валентності називають хімічним еквівалентом даної речовини.

Хімічний еквівалент – це величина, яка показує, яка маса даної речовини необхідна для заміщення одного моля водню у хімічній сполуці.

Електрохімічний еквівалент речовини прямо пропорційний її хімічному еквіваленту.

ІІІ-й ЗАКОН ФАРАДЕЯ

K = * q

Маса речовини, яка виділяється на електроді, прямо пропорційна її хімічному еквіваленту цієї речовини та заряду, який пройшов через електроліт.

Визначте електрохімічний еквівалент нікелю у сполуці NiSO₄. Відповідь подайте у  вигляді "число" * 10^-7 кг/Кл

Визначте, яка маса  алюмінію виділилася на катоді за 15 год під час електролізу  AI₂(SO₄)₃, якщо сила струму в електроліті дорівнює   2 A.

За 5,2 хв виріб в електролітичній ванні покрився шаром срібла масою  0,035 г. Визначте силу струму , що пройшла через електроліт.