Elektronska struja u tečnostima
U željeznom provodniku, usmjerenim kretanjem slobodnih elektrona nastaje elektronska struja i da uz sve to ne dolazi do promjena u tvari od koje je provodnik napravljen.
Takvi provodnici, kod kojih prolazak struje elektrona nije praćen kemijskim promjenama u njihovoj tvari, nazivaju se provodnici prve vrste. To uključuje sve metale, ugalj i niz drugih tvari.
Ali u prirodi postoje i takvi provodnici elektronske struje, u kojima se tokom prolaska struje javljaju hemijske pojave. Ovi provodnici se nazivaju provodnici druge vrste. To uglavnom uključuje različite mješavine kiselina, soli i lužina u vodi.
Ako u staklenu posudu sipate vodu i u nju dodate nekoliko kapi sumporne kiseline (ili neke druge kiseline ili lužine), a zatim uzmete dvije željezne ploče i na njih pričvrstite provodnike tako što ćete te ploče spustiti u posudu i spojiti struju izvora na druge krajeve provodnika preko prekidača i ampermetra, tada će se gas osloboditi iz rastvora, dok će trajati neprekidno dok se kolo ne zatvori. zakiseljena voda je zaista provodnik. Osim toga, ploče će početi biti prekrivene mjehurićima plina. Tada će se ovi mjehurići odvojiti od ploča i izaći.
Kada struja elektrona prođe kroz otopinu, dolazi do kemijskih promjena, uslijed kojih se oslobađa plin.
Provodniki druge vrste nazivaju se elektroliti, a pojava koja se javlja u elektrolitu kada kroz njega prođe elektronska struja je.
Gvozdene ploče uronjene u elektrolit nazivaju se elektrodama; jedan od njih, spojen na pozitivni pol izvora struje, naziva se anoda, a drugi, spojen na negativni pol, je katoda.
Koji je razlog prolaska struje elektrona u vodenom provodniku? Ispada da se u takvim smjesama (elektroliti) molekule kiselina (alkalije, soli) pod djelovanjem rastvarača (u ovom slučaju vode) razlažu na dvije komponente, dok se jedan dio molekula ima pozitivan elektronski naboj, a drugi negativan.
Čestice molekula koje imaju elektronski naboj nazivaju se joni. Kada se kiselina, sol ili alkalija otopi u vodi, u otopini se pojavljuje ogromna količina pozitivnih i negativno nabijenih jona.
Sada bi trebalo postati jasno zašto je elektronska struja prošla kroz rješenje, jer je stvorena razlika potencijala između elektroda spojenih na izvor struje, drugim riječima, ispostavilo se da je jedna od njih pozitivno, a druga negativno. Pod uticajem ove potencijalne razlike, pozitivni ioni su počeli da se kreću prema negativnoj elektrodi - katodi, a negativni ioni - prema anodi.
Tako je haotično kretanje jona postalo uređeno suprotno kretanje negativno nabijenih jona u jednom smjeru i pozitivnih u drugom smjeru. Ovaj proces prijenosa naboja predstavlja protok elektronske struje kroz elektrolit i događa se sve dok postoji razlika potencijala na elektrodama. Sa nestankom razlike potencijala, struja kroz elektrolit prestaje, poremećeno je pravilno kretanje jona i ponovo nastupa haotično kretanje.
Kao primjer, razmotrite fenomen elektrolize kada se struja elektrona propušta kroz otopinu bakar sulfata CuSO4 sa bakrenim elektrodama spuštenim u nju.
Fenomen elektrolize kada struja prolazi kroz rastvor bakar-sulfata: C - posuda sa elektrolitom, B - izvor struje, C - prekidač
Također će doći do suprotnog kretanja jona prema elektrodama. Pozitivni ion će biti ion bakra (Cu), a negativni ion će biti jon kiselog ostatka (SO4). Ioni bakra, u kontaktu sa katodom, će se isprazniti (pričvršćivati nedostajuće elektrone za sebe), odnosno pretvoriće se u neutralne molekule čistog bakra, i deponovati na katodi u obliku najtanjeg (molekularnog) sloja.
Negativni ioni, kada dođu do anode, takođe se ispuštaju (daju dodatne elektrone). Ali uz sve to, oni ulaze u hemijsku reakciju sa bakrom anode, usled čega se molekul bakra Cu vezuje za kiseli ostatak SO4 i pojavljuje se molekul bakrenog sulfata CuS O4, koji se vraća nazad u elektrolit.
Zato što se odvija ovaj hemijski proces dugo vremena, zatim se na katodu taloži bakar koji se oslobađa iz elektrolita. Uz sve to, elektrolit, umjesto molekula bakra koji su otišli na katodu, prima nove molekule bakra zbog rastvaranja druge elektrode - anode.
Isti proces se događa ako se umjesto bakrenih uzmu cink elektrode, a elektrolit je otopina cink sulfata Zn SO4. Cink će se također prenositi sa anode na katodu.
Tako, razlika između elektronske struje u metalima i vodenih provodnika je da su u metalima jedini nosioci naboja slobodnih elektrona negativni naboji, dok u elektrolitima elektricitet nose suprotno nabijene čestice materije - joni koji se kreću u obrnutim pravcima. Zato to kažu elektroliti imaju ionsku provodljivost.
Fenomen elektrolize otkrio je 1837. B. S. Jacobi, koji je napravio bezbroj eksperimenata na proučavanju i poboljšanju izvora kemijske struje. Jacobi je otkrio da je jedna od elektroda smještena u otopini bakar sulfata, kada kroz nju prođe struja elektrona, prekrivena bakrom.
Ovaj fenomen se zove galvanizacija, nalazi u ovom trenutku vrlo veliki praktična upotreba. Jedan primjer za to je premazivanje željeznih predmeta tankim slojem drugih metala, tj. niklovanje, pozlata, posrebrenje itd.
Gasovi (uključujući vazduh) ne provode struju elektrona u normalnim uslovima. Na primjer, gole žice nadzemnih vodova, koje su obješene paralelno jedna na drugu, izolirane su jedna od druge slojem zraka.
Ali pod uticajem najviše temperature, velike razlike potencijala i drugih okolnosti, gasovi, poput vodenih provodnika, ioniziraju se, odnosno u velikim količinama pojavljuju se čestice molekula gasa, koje, budući da su nosioci električne energije, olakšavaju prolazak struja elektrona kroz gas.
Ali u isto vrijeme, ionizacija plina se razlikuje od ionizacije vodenog vodiča. Ako se u vodi molekul raspadne na dva nabijena dijela, onda se u plinovima pod djelovanjem ionizacije uvijek odvajaju elektroni od svakog molekula i ion ostaje u obliku pozitivno nabijenog dijela molekule.
Čim se završi jonizacija gasa, on prestaje da bude provodljiv, dok tečnost uvek ostaje provodnik elektronske struje. Kako slijedi, provodljivost plina je privremena pojava, ovisno o djelovanju vanjskih okolnosti.
Ali postoji još jedna vrsta pražnjenja koja se zove lučno pražnjenje ili samo elektronski luk. Fenomen elektronskog luka otkrio je početkom 19. veka prvi ruski inženjer elektrotehnike V. V. Petrov.
V. V. Petrov je, radeći bezbroj eksperimenata, otkrio da se između 2 ugljena povezana na izvor struje pojavljuje kontinuirano elektronsko pražnjenje kroz zrak, praćeno jakom svjetlošću. U svojim spisima V. V. Petrov je pisao da se uz sve to „crni mir može prilično jarko osvetliti“. Tako je po prvi put dobijeno elektronsko svjetlo, koje je zapravo koristio drugi ruski elektrotehničar Pavel Nikolajevič Jabločkov.
"Svijeća Jabločkova", čiji se rad zasniva na upotrebi elektronskog luka, napravila je pravu revoluciju u elektrotehnici tih dana.
Lučno pražnjenje se u današnje vrijeme koristi kao izvor svjetlosti, na primjer, u reflektorima i projektorima. Najviša temperatura lučnog pražnjenja omogućava da se koristi za konstrukciju lučne peći. Trenutno se lučne peći na vrlo jaku struju koriste u brojnim industrijama: za topljenje čelika, lijevanog željeza, ferolegura, bronze itd. A 1882. N. N. Benardos je po prvi put koristio lučno pražnjenje za rezanje i zavarivanje metala.
U plinskim cijevima, fluorescentnim lampama, stabilizatorima napona, za dobijanje električnih i jonskih snopova, tzv. užareno plinsko pražnjenje.
Varničko pražnjenje se koristi za mjerenje ogromnih potencijalnih razlika uz pomoć sfernog iskrišta, čije su elektrode dvije željezne kuglice s uglačanom površinom. Kuglice se pomiču i na njih se primjenjuje izmjerena razlika potencijala. Zatim se kuglice spajaju dok između njih ne skoči iskra. Poznavajući prečnik loptica, udaljenost između njih, pritisak, temperaturu i vlažnost vazduha, oni pronalaze potencijalnu razliku između kuglica prema posebnim tabelama. Na ovaj način moguće je sa tačnošću od nekoliko procenata odrediti potencijalnu razliku reda veličine 10 hiljada volti.
To je sve za sada. Pa, ako želite da saznate više, preporučujem da obratite pažnju na CD Miše Vanjušina:
"O struji za početnike u video formatu na DVD-u"
Tečnosti, kao i čvrste materije, mogu biti provodnici, poluprovodnici i dielektrici. U ovoj lekciji ćemo se fokusirati na tečne provodnike. I to ne o tekućinama s elektronskom vodljivošću (rastopljeni metali), već o tekućim provodnicima druge vrste (otopine i taline soli, kiselina, baza). Vrsta provodljivosti takvih provodnika je jonska.
Definicija. Provodniki druge vrste su oni provodnici u kojima se odvijaju hemijski procesi kada teče struja.
Za bolje razumijevanje procesa provođenja struje u tekućinama može se prikazati sljedeći eksperiment: Dvije elektrode spojene na izvor struje stavljene su u kadu s vodom, a kao indikator struje u kolu može se uzeti sijalica. Ako zatvorite takav krug, lampa neće gorjeti, što znači da nema struje, što znači da je došlo do prekida u strujnom krugu, a sama voda ne provodi struju. Ali ako stavite određenu količinu soli u kupaonicu i ponovite krug, svjetlo će se upaliti. To znači da su se slobodni nosioci naboja, u ovom slučaju joni, počeli kretati u kadi između katode i anode (slika 1).
Rice. 1. Šema iskustva
Provodljivost elektrolita
Odakle dolaze besplatne naknade u drugom slučaju? Kao što je spomenuto u jednoj od prethodnih lekcija, neki dielektrici su polarni. Voda ima iste polarne molekule (slika 2).
Rice. 2. Polaritet molekula vode
Kada se u vodu doda sol, molekuli vode su orijentirani tako da su njihovi negativni polovi blizu natrijuma, pozitivni - blizu klora. Kao rezultat interakcije između naboja, molekuli vode razbijaju molekule soli u parove suprotnih jona. Jon natrijuma ima pozitivan naboj, ion hlora ima negativan naboj (slika 3). Upravo ti ioni će se kretati između elektroda pod djelovanjem električno polje.
Rice. 3. Šema formiranja slobodnih jona
Kada se joni natrijuma približe katodi, ona prima elektrone koji joj nedostaju, dok joni klorida odustaju od svojih kada stignu do anode.
Elektroliza
Pošto je protok struje u tečnostima povezan sa prenosom materije, sa takvom strujom se odvija proces elektrolize.
Definicija. Elektroliza je proces povezan s redoks reakcijama u kojima se tvar oslobađa na elektrodama.
Supstance koje kao rezultat takvog cijepanja pružaju ionsku provodljivost nazivaju se elektroliti. Ovaj naziv je predložio engleski fizičar Michael Faraday (slika 4).
Elektroliza omogućava dobijanje supstanci u dovoljno čistom obliku iz rastvora, stoga se koristi za dobijanje retkih materijala, kao što su natrijum, kalcijum... u čistom obliku. To je ono što je poznato kao elektrolitička metalurgija.
Faradejevi zakoni
U prvom radu o elektrolizi 1833. godine, Faraday je predstavio svoja dva zakona elektrolize. U prvom se radilo o masi supstance koja se oslobađa na elektrodama:
Prvi Faradejev zakon kaže da je ova masa proporcionalna naelektrisanju propuštenom kroz elektrolit:
Ovdje ulogu koeficijenta proporcionalnosti igra veličina - elektrohemijski ekvivalent. Ovo je tabelarna vrijednost koja je jedinstvena za svaki elektrolit i njegova je glavna karakteristika. Dimenzija elektrohemijskog ekvivalenta:
Fizičko značenje elektrohemijskog ekvivalenta je masa koja se oslobađa na elektrodi kada količina električne energije u 1 C prođe kroz elektrolit.
Ako se prisjetite formula iz teme jednosmjerne struje:
Tada možemo predstaviti prvi Faradejev zakon u obliku:
Faradejev drugi zakon direktno se tiče mjerenja elektrohemijskog ekvivalenta kroz druge konstante za određeni elektrolit:
Evo: molarna masa elektrolita; - elementarno punjenje; - valentnost elektrolita; je Avogadrov broj.
Vrijednost se naziva hemijski ekvivalent elektrolita. Odnosno, da bi se znao elektrohemijski ekvivalent, dovoljno je znati hemijski ekvivalent, preostale komponente formule su svjetske konstante.
Na osnovu drugog Faradejevog zakona, prvi zakon se može predstaviti kao:
Faraday je predložio terminologiju ovih jona na osnovu elektrode na koju se kreću. Pozitivni ioni se nazivaju kationi jer se kreću prema negativno nabijenoj katodi, negativni naboji se nazivaju anionima dok se kreću prema anodi.
Gornje djelovanje vode da razbije molekulu na dva iona naziva se elektrolitička disocijacija.
Osim rastvora, taline mogu biti i provodnici druge vrste. U ovom slučaju, prisustvo slobodnih jona postiže se činjenicom da na visoke temperature počinju vrlo aktivni molekularni pokreti i vibracije, uslijed čega se molekule uništavaju u ione.
Praktična primjena elektrolize
Prva praktična primjena elektrolize dogodila se 1838. godine od strane ruskog naučnika Jakobija. Uz pomoć elektrolize dobio je otisak figura za Isaakovsku katedralu. Ova primjena elektrolize naziva se galvanizacija. Drugo područje primjene je galvanizacija - prekrivanje jednog metala drugim (hromiranje, niklovanje, pozlata, itd., sl. 5)
- Fatyf.narod.ru ().
- ChemiK ().
- Ens.tpu.ru ().
Zadaća
- Šta su elektroliti?
- Šta su ta dva osnovna različite vrste tečnosti u kojima može teći električna struja?
- Koji su mogući mehanizmi za formiranje slobodnih nosača naboja?
- *Zašto je masa oslobođena na elektrodi proporcionalna naelektrisanju?
« fizika - 10. razred
Koji su nosioci električne struje u vakuumu?
Kakva je priroda njihovog kretanja?
Tečnosti, kao čvrsta tela, mogu biti dielektrici, provodnici i poluprovodnici. Dielektrici uključuju destilovanu vodu, provodnike - rastvore i taline elektrolita: kiselina, lužina i soli. Tečni poluprovodnici su rastopljeni selen, sulfidne taline itd.
elektrolitička disocijacija.
Kada se elektroliti rastvaraju pod utjecajem električnog polja polarnih molekula vode, molekuli elektrolita se razlažu na ione.
Raspad molekula na jone pod uticajem električnog polja polarnih molekula vode naziva se elektrolitička disocijacija.
Stepen disocijacije- udio molekula u otopljenoj tvari koji su se raspali na ione.
Stepen disocijacije zavisi od temperature, koncentracije rastvora i električnih svojstava rastvarača.
Sa povećanjem temperature, stepen disocijacije raste i, posljedično, koncentracija pozitivno i negativno nabijenih jona raste.
Joni različitih znakova, pri susretu, mogu se ponovo ujediniti u neutralne molekule.
Pod stalnim uslovima, u rastvoru se uspostavlja dinamička ravnoteža, pri kojoj je broj molekula koji se raspadaju na jone u sekundi jednak broju parova jona koji se rekombinuju u neutralne molekule u isto vreme.
Jonska provodljivost.
Nosioci naboja u vodenim otopinama ili topinama elektrolita su pozitivno i negativno nabijeni ioni.
Ako je posuda s otopinom elektrolita uključena u električni krug, tada će se negativni ioni početi kretati prema pozitivnoj elektrodi - anodi, a pozitivni - prema negativnoj - katodi. Kao rezultat, električna struja će teći kroz kolo.
Provodljivost vodeni rastvori ili taline elektrolita, koje provode joni, naziva se jonska provodljivost.
Elektroliza. Kod jonske provodljivosti, prolazak struje je povezan s prijenosom materije. Na elektrodama se oslobađaju tvari koje čine elektrolite. Na anodi, negativno nabijeni ioni doniraju svoje dodatne elektrone (u hemiji se to naziva oksidativna reakcija), a na katodi pozitivni ioni dobijaju elektrone koji nedostaju (reakcija redukcije).
Tečnosti takođe mogu imati elektronsku provodljivost. Takvu provodljivost poseduju, na primer, tečni metali.
Proces oslobađanja tvari na elektrodi, povezan s redoks reakcijama, naziva se elektroliza.
Šta određuje masu supstance koja se oslobađa u datom vremenu? Očigledno, masa m oslobođene tvari jednaka je umnošku mase m 0i jednog jona sa brojem N i jona koji su stigli do elektrode za vrijeme Δt:
m = m 0i N i . (16.3)
Masa jona m 0i je:
gdje je M molarna (ili atomska) masa supstance, a N A Avogadro konstanta, tj. broj jona u jednom molu.
Broj jona koji dospiju do elektrode je
gdje je Δq = IΔt naelektrisanje koje prolazi kroz elektrolit za vrijeme Δt; q 0i je naboj jona, koji je određen valentnošću n atoma: q 0i \u003d ne (e je elementarni naboj). Tokom disocijacije molekula, na primjer KBr, koji se sastoje od monovalentnih atoma (n = 1), pojavljuju se K+ i Br - joni. Disocijacija molekula bakar sulfata dovodi do pojave dvostruko nabijenih Cu 2+ i SO 2- 4 jona (n = 2). Zamjenom izraza (16.4) i (16.5) u formulu (16.3) i uzimajući u obzir da je Δq = IΔt, a q 0i = ne, dobijamo
Faradejev zakon.
Označimo sa k koeficijent proporcionalnosti između mase m supstance i naboja Δq = IΔt koji prolazi kroz elektrolit:
gdje je F \u003d eN A = 9,65 10 4 C / mol - Faradejeva konstanta.
Koeficijent k ovisi o prirodi tvari (vrijednosti M i n). Prema formuli (16.6) imamo
m = kIΔt. (16.8)
Faradejev zakon elektrolize:
Masa supstance koja se oslobađa na elektrodi tokom vremena Δt. tokom prolaska električne struje, proporcionalna je jačini struje i vremenu.
Ovu tvrdnju, dobijenu teoretski, prvi je eksperimentalno ustanovio Faraday.
Poziva se vrijednost k u formuli (16.8). elektrohemijski ekvivalent date supstance i izražene u kilograma po privesku(kg/C).
Iz formule (16.8) se vidi da je koeficijent k numerički jednaka masi supstanca koja se oslobađa na elektrodama tokom prenosa naelektrisanja od 1 C jonima.
Elektrohemijski ekvivalent ima jednostavan fizičko značenje. Budući da je M / N A = m 0i i en = q 0i, onda prema formuli (16.7) k = rn 0i / q 0i, tj. k je omjer mase jona i njegovog naboja.
Mjerenjem vrijednosti m i Δq mogu se odrediti elektrohemijski ekvivalenti različitih supstanci.
Valjanost Faradejevog zakona možete provjeriti iskustvom. Sastavimo instalaciju prikazanu na slici (16.25). Sve tri elektrolitičke kupke napunjene su istom otopinom elektrolita, ali su struje koje prolaze kroz njih različite. Označimo jačinu struja kroz I1, I2, I3. Tada je I 1 = I 2 + I 3 . Mjerenjem masa m 1 , m 2 , m 3 tvari koje se oslobađaju na elektrodama u različitim kupkama, može se uvjeriti da su one proporcionalne odgovarajućim strujama I 1 , I 2 , I 3 .
Određivanje naboja elektrona.
Formula (16.6) za masu tvari oslobođene na elektrodi može se koristiti za određivanje naboja elektrona. Iz ove formule slijedi da je modul naboja elektrona jednak:
Znajući masu m oslobođene supstance tokom prolaska naelektrisanja IΔt, molarna masa M, valencija n atoma i Avogadro konstanta N A, možete pronaći vrijednost modula naboja elektrona. Ispada da je jednako e = 1,6 10 -19 C.
Na taj način je prvi put dobijena vrijednost elementarnog električnog naboja 1874. godine.
Primjena elektrolize. Elektroliza se široko koristi u inženjerstvu u različite svrhe. Elektrolitički prekrijte površinu jednog metala tankim slojem drugog ( niklovanje, hromiranje, pozlatavanje itd.). Ovaj izdržljivi premaz štiti površinu od korozije. Ako se osigura dobro ljuštenje elektrolitičke prevlake s površine na koju se metal taloži (to se postiže, na primjer, nanošenjem grafita na površinu), tada se može dobiti kopija sa reljefne površine.
Proces dobijanja premaza koji se može ljuštiti - elektrotip- razvio je ruski naučnik B. S. Jacobi (1801-1874), koji je 1836. primijenio ovu metodu za izradu šupljih figura za katedralu Svetog Isaka u Sankt Peterburgu.
Ranije su se u štamparskoj industriji kopije sa reljefne površine (stereotipi) dobivale iz matrica (otisak kompleta na plastičnom materijalu), za koje se na matrice nanosio debeli sloj željeza ili neke druge tvari. To je omogućilo reprodukciju kompleta u potrebnom broju primjeraka.
Elektroliza uklanja nečistoće iz metala. Tako se sirovi bakar dobijen iz rude lijeva u obliku debelih limova, koji se zatim stavljaju u kadu kao anode. Tokom elektrolize, anodni bakar se otapa, nečistoće koje sadrže vrijedne i rijetke metale padaju na dno, a čisti bakar se taloži na katodi.
Aluminij se dobiva iz rastopljenog boksita elektrolizom. Upravo je ovaj način dobivanja aluminija učinio jeftinim i, uz željezo, najčešćim u tehnici i svakodnevnom životu.
Uz pomoć elektrolize dobijaju se elektronske ploče koje služe kao osnova svih elektronskih proizvoda. Na dielektrik je zalijepljena tanka bakrena ploča, na koju se posebnom bojom nanosi složen uzorak spojnih žica. Zatim se ploča stavlja u elektrolit, gdje se urezuju dijelovi bakrenog sloja koji nisu prekriveni bojom. Nakon toga, boja se ispere, a detalji mikrokola se pojavljuju na ploči.
Svima je poznata definicija električne struje. Predstavlja se kao usmjereno kretanje nabijenih čestica. Takvo kretanje u različitim sredinama ima fundamentalne razlike. Kao osnovni primjer ovog fenomena može se zamisliti tok i širenje električne struje u tekućinama. Takve pojave karakterišu različita svojstva i ozbiljno se razlikuju od uređenog kretanja naelektrisanih čestica, koje se dešava u normalnim uslovima, a ne pod uticajem različitih tečnosti.
Slika 1. Struja u tečnostima. Author24 - online razmjena studentskih radova
Formiranje električne struje u tečnostima
Unatoč činjenici da se proces provođenja električne struje odvija pomoću metalnih uređaja (provodnika), struja u tekućinama ovisi o kretanju nabijenih iona koji su iz nekog specifičnog razloga dobili ili izgubili takve atome i molekule. Pokazatelj takvog kretanja je promjena svojstava određene tvari, gdje prolaze ioni. Dakle, neophodno je osloniti se na osnovnu definiciju električne struje da bi se formirao specifičan koncept stvaranja struje u različitim tečnostima. Utvrđeno je da razlaganje negativno nabijenih jona doprinosi kretanju u područje izvora struje pozitivnih vrijednosti. Pozitivno nabijeni ioni u takvim procesima će se kretati u suprotnom smjeru - do negativnog izvora struje.
Tekući provodnici se dijele u tri glavne vrste:
- poluvodiči;
- dielektrici;
- provodnici.
Definicija 1
Elektrolitička disocijacija je proces razgradnje molekula određene otopine na negativno i pozitivno nabijene ione.
Može se ustanoviti da se električna struja u tečnostima može javiti nakon promjene sastava i hemijsko svojstvo korištene tečnosti. Ovo je u potpunosti u suprotnosti s teorijom širenja električne struje na druge načine kada se koristi konvencionalni metalni vodič.
Faradejevi eksperimenti i elektroliza
Protok električne struje u tekućinama je proizvod kretanja nabijenih jona. Problemi povezani s pojavom i širenjem električne struje u tekućinama doveli su do proučavanja poznatog naučnika Michaela Faradaya. Uz pomoć brojnih praktičnih studija uspio je pronaći dokaze da masa tvari koja se oslobađa tijekom elektrolize ovisi o količini vremena i električne energije. U ovom slučaju je važno vrijeme tokom kojeg su eksperimenti izvedeni.
Naučnik je takođe uspeo da otkrije da je u procesu elektrolize, kada se oslobodi određena količina supstance, potrebna ista količina električnih naboja. Ova veličina je tačno utvrđena i fiksirana u konstantnoj vrijednosti, koja je nazvana Faradejev broj.
U tečnostima električna struja ima različite uslove širenja. U interakciji je s molekulima vode. Oni značajno ometaju svako kretanje jona, što nije uočeno u eksperimentima sa konvencionalnim metalnim provodnikom. Iz ovoga slijedi da generiranje struje tokom elektrolitskih reakcija neće biti tako veliko. Međutim, kako se temperatura otopine povećava, provodljivost se postepeno povećava. To znači da se napon električne struje povećava. Također, u procesu elektrolize, uočeno je da se povećava vjerovatnoća raspada određenog molekula u negativni ili pozitivni jonski naboj zbog veliki broj molekule upotrijebljene tvari ili rastvarača. Kada je otopina zasićena ionima iznad određene norme, događa se obrnuti proces. Vodljivost otopine ponovo počinje opadati.
Trenutno je proces elektrolize pronašao svoju primenu u mnogim poljima i poljima nauke i u proizvodnji. Industrijska preduzeća ga koriste u proizvodnji ili preradi metala. Elektrohemijske reakcije su uključene u:
- elektroliza soli;
- galvanizacija;
- poliranje površine;
- drugi redoks procesi.
Električna struja u vakuumu i tečnostima
Širenje električne struje u tekućinama i drugim medijima je prilično složen proces koji ima svoje karakteristike, karakteristike i svojstva. Činjenica je da u takvim medijima potpuno nema naboja u tijelima, pa se obično nazivaju dielektricima. Glavni cilj istraživanja bio je stvoriti uslove pod kojima bi atomi i molekuli mogli početi da se kreću i proces stvaranja električne struje. Za to je uobičajeno koristiti posebne mehanizme ili uređaje. Glavni element takvih modularnih uređaja su provodnici u obliku metalnih ploča.
Za određivanje glavnih parametara struje potrebno je koristiti poznate teorije i formule. Najčešći je Ohmov zakon. Djeluje kao univerzalna amperska karakteristika, gdje je implementiran princip strujno-naponske ovisnosti. Podsjetimo da se napon mjeri u jedinicama ampera.
Za eksperimente sa vodom i solju potrebno je pripremiti posudu sa slanom vodom. Ovo će dati praktičan i vizualan prikaz procesa koji se dešavaju kada se električna struja stvara u tekućinama. Takođe, instalacija treba da sadrži pravougaone elektrode i izvore napajanja. Za potpunu pripremu za eksperimente morate imati ampersku instalaciju. To će pomoći u provođenju energije od izvora napajanja do elektroda.
Metalne ploče će služiti kao provodnici. Potapaju se u korišćenu tečnost, a zatim se spaja napon. Kretanje čestica počinje odmah. Radi nasumično. Kada magnetsko polje između provodnika su uređeni svi procesi kretanja čestica.
Joni počinju mijenjati naboje i spajati se. Tako katode postaju anode, a anode katode. U ovom procesu postoji i nekoliko drugih važnih faktora koje treba uzeti u obzir:
- nivo disocijacije;
- temperatura;
- električni otpor;
- korištenje naizmjenične ili jednosmjerne struje.
Na kraju eksperimenta na pločama se formira sloj soli.