Tutti conoscono la definizione di corrente elettrica. È rappresentato come un movimento diretto di particelle cariche. Tale movimento in ambienti diversi presenta differenze fondamentali. Come esempio basilare di questo fenomeno si può immaginare il flusso e la propagazione della corrente elettrica nei liquidi. Tali fenomeni sono caratterizzati da proprietà diverse e sono seriamente diversi dal movimento ordinato delle particelle cariche, che si verifica in condizioni normali non sotto l'influenza di vari liquidi.

Immagine 1. Elettricità nei liquidi. Author24 - scambio online di documenti degli studenti

Formazione di corrente elettrica nei liquidi

Nonostante il processo di conduzione della corrente elettrica sia effettuato mediante dispositivi metallici (conduttori), la corrente nei liquidi dipende dal movimento di ioni carichi che hanno acquisito o perso tali atomi e molecole per qualche motivo specifico. Un indicatore di tale movimento è un cambiamento nelle proprietà di una determinata sostanza, dove passano gli ioni. Pertanto, è necessario fare affidamento sulla definizione di base di corrente elettrica per formare un concetto specifico della formazione di corrente in vari liquidi. È determinato che la decomposizione degli ioni caricati negativamente contribuisce al movimento nella regione della sorgente di corrente con valori positivi. Gli ioni caricati positivamente in tali processi si sposteranno nella direzione opposta, verso una fonte di corrente negativa.

I conduttori liquidi si dividono in tre tipi principali:

• semiconduttori;
• dielettrici;
• conduttori.

Definizione 1

La dissociazione elettrolitica è il processo di decomposizione delle molecole di una determinata soluzione in ioni con carica negativa e positiva.

Si può stabilire che una corrente elettrica nei liquidi può verificarsi dopo un cambiamento nella composizione e proprietà chimica liquidi utilizzati. Ciò contraddice completamente la teoria della propagazione della corrente elettrica in altri modi quando si utilizza un conduttore metallico convenzionale.

Gli esperimenti di Faraday e l'elettrolisi

Il flusso di corrente elettrica nei liquidi è un prodotto del movimento di ioni carichi. I problemi associati all'emergere e alla propagazione della corrente elettrica nei liquidi hanno portato allo studio del famoso scienziato Michael Faraday. Con l'aiuto di numerosi studi pratici, è stato in grado di trovare prove che la massa di una sostanza rilasciata durante l'elettrolisi dipende dalla quantità di tempo e dall'elettricità. In questo caso, il tempo durante il quale sono stati effettuati gli esperimenti è importante.

Lo scienziato è stato anche in grado di scoprire che nel processo di elettrolisi, quando viene rilasciata una certa quantità di sostanza, è necessaria la stessa quantità di cariche elettriche. Questa quantità è stata accuratamente stabilita e fissata in un valore costante, chiamato numero di Faraday.

Nei liquidi, la corrente elettrica ha diverse condizioni di propagazione. Interagisce con le molecole d'acqua. Impediscono significativamente tutto il movimento degli ioni, che non è stato osservato negli esperimenti che utilizzano un conduttore metallico convenzionale. Ne consegue che la generazione di corrente durante le reazioni elettrolitiche non sarà così grande. Tuttavia, all'aumentare della temperatura della soluzione, la conduttività aumenta gradualmente. Ciò significa che la tensione della corrente elettrica è in aumento. Anche nel processo di elettrolisi, si è notato che la probabilità che una certa molecola decada in cariche ioniche negative o positive aumenta a causa di un largo numero molecole della sostanza o del solvente utilizzato. Quando la soluzione è satura di ioni in eccesso rispetto a una certa norma, si verifica il processo inverso. La conducibilità della soluzione ricomincia a diminuire.

Attualmente, il processo di elettrolisi ha trovato la sua applicazione in molti campi e campi della scienza e della produzione. Le imprese industriali lo utilizzano nella produzione o lavorazione del metallo. Le reazioni elettrochimiche sono coinvolte in:

• elettrolisi del sale;
• galvanica;
• lucidatura delle superfici;
• altri processi redox.

Corrente elettrica sotto vuoto e liquidi

La propagazione della corrente elettrica nei liquidi e in altri mezzi è un processo piuttosto complesso che ha le sue caratteristiche, caratteristiche e proprietà. Il fatto è che in tali mezzi non ci sono completamente cariche nei corpi, quindi sono solitamente chiamati dielettrici. L'obiettivo principale della ricerca era creare condizioni tali in cui atomi e molecole potessero iniziare il loro movimento e iniziare il processo di generazione di una corrente elettrica. Per questo, è consuetudine utilizzare meccanismi o dispositivi speciali. L'elemento principale di tali dispositivi modulari sono i conduttori sotto forma di piastre metalliche.

Per determinare i parametri principali della corrente, è necessario utilizzare teorie e formule note. La più comune è la legge di Ohm. Agisce come una caratteristica di ampere universale, in cui viene implementato il principio della dipendenza corrente-tensione. Ricordiamo che la tensione è misurata in unità di ampere.

Per gli esperimenti con acqua e sale, è necessario preparare una nave con acqua salata. Ciò fornirà una rappresentazione pratica e visiva dei processi che si verificano quando una corrente elettrica viene generata nei liquidi. Inoltre, l'installazione dovrebbe contenere elettrodi rettangolari e alimentatori. Per la preparazione su vasta scala per gli esperimenti, è necessario disporre di un'installazione di ampere. Aiuterà a condurre l'energia dall'alimentatore agli elettrodi.

Le piastre di metallo fungeranno da conduttori. Vengono immersi nel liquido utilizzato e quindi viene collegata la tensione. Il movimento delle particelle inizia immediatamente. Funziona in modo casuale. quando campo magnetico tra i conduttori sono ordinati tutti i processi di movimento delle particelle.

Gli ioni iniziano a cambiare carica e si combinano. Così i catodi diventano anodi e gli anodi diventano catodi. In questo processo, ci sono anche molti altri fattori importanti da considerare:

• livello di dissociazione;
• temperatura;
• resistenza elettrica;
• uso di corrente alternata o continua.

Alla fine dell'esperimento, sulle piastre si forma uno strato di sale.

Assolutamente tutti sanno che i liquidi possono condurre perfettamente l'energia elettrica. Ed è anche risaputo che tutti i conduttori sono divisi in più sottogruppi a seconda della loro tipologia. Proponiamo di considerare nel nostro articolo come viene eseguita una corrente elettrica in liquidi, metalli e altri semiconduttori, nonché le leggi dell'elettrolisi e dei suoi tipi.

Teoria dell'elettrolisi

Per facilitare la comprensione della posta in gioco, proponiamo di partire dalla teoria secondo cui l'elettricità, se consideriamo una carica elettrica come una specie di liquido, è nota da più di 200 anni. Le cariche sono costituite da singoli elettroni, ma sono così piccoli che qualsiasi carica grande si comporta come un flusso continuo, un liquido.

Come i corpi di tipo solido, i conduttori liquidi possono essere di tre tipi:

• semiconduttori (selenio, solfuri e altri);
• dielettrici (soluzioni alcaline, sali e acidi);
• conduttori (diciamo, in un plasma).

Il processo in cui gli elettroliti si dissolvono e gli ioni si disintegrano sotto l'influenza di un campo molare elettrico è chiamato dissociazione. A sua volta, la proporzione di molecole che sono decadute in ioni, o ioni decaduti in un soluto, dipende interamente da Proprietà fisiche e le temperature dentro vari conduttori e si scioglie. Assicurati di ricordare che gli ioni possono ricombinarsi o ricombinarsi. Se le condizioni non cambiano, il numero di ioni decaduti e uniti sarà ugualmente proporzionale.

Negli elettroliti, gli ioni conducono energia, perché. possono essere sia particelle cariche positivamente che negativamente. Durante il collegamento del liquido (o meglio, del recipiente con il liquido all'alimentazione), le particelle inizieranno a muoversi verso cariche opposte (gli ioni positivi inizieranno ad essere attratti dai catodi e gli ioni negativi dagli anodi). In questo caso, l'energia viene trasportata direttamente dagli ioni, quindi questo tipo di conduzione è chiamato ionico.

Durante questo tipo di conduzione, la corrente viene trasportata dagli ioni e le sostanze vengono rilasciate agli elettrodi che sono costituenti degli elettroliti. Chimicamente parlando, si verificano ossidazione e riduzione. Pertanto, la corrente elettrica nei gas e nei liquidi viene trasportata mediante elettrolisi.

Le leggi della fisica e la corrente nei liquidi

L'elettricità nelle nostre case e negli elettrodomestici di solito non viene trasmessa in fili metallici. In un metallo, gli elettroni possono spostarsi da un atomo all'altro e quindi trasportare una carica negativa.

Come i liquidi, sono azionati sotto forma di tensione elettrica, nota come tensione, misurata in unità di volt, dal nome dello scienziato italiano Alessandro Volta.

Video: Corrente elettrica nei liquidi: teoria completa

Inoltre, la corrente elettrica scorre dall'alta tensione alla bassa tensione e viene misurata in unità note come ampere, dal nome di André-Marie Ampère. E secondo la teoria e la formula, se aumenti la tensione, anche la sua forza aumenterà proporzionalmente. Questa relazione è nota come legge di Ohm. A titolo di esempio, la caratteristica della corrente virtuale è la seguente.

Figura: corrente contro tensione

La legge di Ohm (con ulteriori dettagli sulla lunghezza e lo spessore del filo) è in genere una delle prime cose insegnate nelle classi di fisica, e molti studenti e insegnanti quindi vedono la corrente elettrica nei gas e nei liquidi come una legge fondamentale della fisica.

Per vedere con i tuoi occhi il movimento delle cariche, devi preparare un pallone con acqua salata, elettrodi rettangolari piatti e fonti di alimentazione, avrai anche bisogno di un'installazione di un amperometro, con l'aiuto del quale l'energia verrà condotta dalla potenza alimentazione agli elettrodi.

Modello: Corrente e sale

Le piastre che fungono da conduttori devono essere calate nel liquido e la tensione accesa. Successivamente, inizierà il movimento caotico delle particelle, ma come dopo la comparsa di un campo magnetico tra i conduttori, questo processo verrà ordinato.

Non appena gli ioni iniziano a cambiare carica e combinarsi, gli anodi diventano catodi e i catodi diventano anodi. Ma qui devi prendere in considerazione la resistenza elettrica. Naturalmente, la curva teorica gioca un ruolo importante, ma l'influenza principale è la temperatura e il livello di dissociazione (a seconda di quali vettori vengono scelti), nonché la scelta della corrente alternata o continua. Completando questo studio sperimentale, si può notare che un sottile strato di sale si è formato sui corpi solidi (lastre metalliche).

Elettrolisi e vuoto

È sufficiente la corrente elettrica nel vuoto e nei liquidi problema complesso. Il fatto è che in tali mezzi non ci sono cariche nei corpi, il che significa che è un dielettrico. In altre parole, il nostro obiettivo è creare le condizioni affinché un atomo di un elettrone possa iniziare il suo movimento.

Per fare ciò, è necessario utilizzare un dispositivo modulare, conduttori e piastre metalliche, quindi procedere come nel metodo sopra.

Conduttori e vuoto Caratteristica attuale nel vuoto

Applicazione dell'elettrolisi

Questo processo è applicato in quasi tutti i settori della vita. Anche il più opere elementari talvolta richiedono l'intervento di una corrente elettrica nei liquidi, diciamo,

Con l'aiuto di questo semplice processo, i corpi solidi vengono rivestiti con lo strato più sottile di qualsiasi metallo, ad esempio nichelatura o cromatura. questo è uno dei modi possibili per combattere i processi di corrosione. Tecnologie simili sono utilizzate nella produzione di trasformatori, contatori e altri apparecchi elettrici.

Ci auguriamo che la nostra logica abbia risposto a tutte le domande che sorgono quando si studia il fenomeno della corrente elettrica nei liquidi. Se hai bisogno di risposte migliori, ti consigliamo di visitare il forum degli elettricisti, dove sarai felice di consultarti gratuitamente.

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Quali sono i portatori di corrente elettrica nel vuoto?
Qual è la natura del loro movimento?

Liquidi, tipo corpi solidi, possono essere dielettrici, conduttori e semiconduttori. I dielettrici includono acqua distillata, conduttori - soluzioni e scioglimenti di elettroliti: acidi, alcali e sali. I semiconduttori liquidi sono selenio fuso, solfuro fuso, ecc.

dissociazione elettrolitica.

Quando gli elettroliti vengono disciolti sotto l'influenza campo elettrico molecole di acqua polare, molecole di elettroliti si scompongono in ioni.

Viene chiamata la disintegrazione delle molecole in ioni sotto l'influenza del campo elettrico delle molecole d'acqua polare dissociazione elettrolitica.

Grado di dissociazione- la proporzione di molecole nella sostanza disciolta che sono decadute in ioni.

Il grado di dissociazione dipende dalla temperatura, dalla concentrazione della soluzione e dalle proprietà elettriche del solvente.

All'aumentare della temperatura, aumenta il grado di dissociazione e, di conseguenza, aumenta la concentrazione di ioni caricati positivamente e negativamente.

Ioni di segni diversi, quando si incontrano, possono nuovamente unirsi in molecole neutre.

In condizioni costanti, nella soluzione si stabilisce un equilibrio dinamico, in cui il numero di molecole che decadono in ioni al secondo è uguale al numero di coppie di ioni che si ricombinano in molecole neutre nello stesso tempo.

conduzione ionica.

I portatori di carica nelle soluzioni acquose o negli elettroliti fusi sono ioni con carica positiva e negativa.

Se una nave con una soluzione elettrolitica è inclusa in un circuito elettrico, gli ioni negativi inizieranno a muoversi verso l'elettrodo positivo - l'anodo e il positivo - verso il negativo - catodo. Di conseguenza, una corrente elettrica scorrerà attraverso il circuito.

Viene chiamata la conduttività delle soluzioni acquose o dell'elettrolita fuso, che viene effettuata dagli ioni conducibilità ionica.

Elettrolisi. Con la conduttività ionica, il passaggio di corrente è associato al trasferimento di materia. Sugli elettrodi vengono rilasciate sostanze che compongono gli elettroliti. All'anodo, gli ioni caricati negativamente donano i loro elettroni extra (in chimica questo è chiamato reazione ossidativa), e al catodo, gli ioni positivi ricevono gli elettroni mancanti (reazione di riduzione).

I liquidi possono anche avere conducibilità elettronica. Tale conduttività è posseduta, ad esempio, dai metalli liquidi.

Viene chiamato il processo di rilascio di una sostanza all'elettrodo, associato a reazioni redox elettrolisi.

Cosa determina la massa di una sostanza rilasciata in un dato tempo? Ovviamente, la massa m della sostanza rilasciata è uguale al prodotto della massa m 0i di uno ione per il numero N i di ioni che hanno raggiunto l'elettrodo durante il tempo Δt:

m = m 0i N io . (16.3)

La massa ionica m 0i è:

dove M è la massa molare (o atomica) della sostanza e N A è la costante di Avogadro, cioè il numero di ioni in una mole.

Il numero di ioni che raggiungono l'elettrodo è

dove Δq = IΔt è la carica passata attraverso l'elettrolita durante il tempo Δt; q 0i è la carica dello ione, che è determinata dalla valenza n dell'atomo: q 0i \u003d ne (e è la carica elementare). Durante la dissociazione di molecole, ad esempio KBr, costituite da atomi monovalenti (n = 1), compaiono ioni K + e Br -. La dissociazione delle molecole di solfato di rame porta alla comparsa di ioni Cu 2+ e SO 2- 4 a doppia carica (n = 2). Sostituendo le espressioni (16.4) e (16.5) nella formula (16.3) e tenendo conto che Δq = IΔt, a q 0i = ne, otteniamo

La legge di Faraday.

Indichiamo con k il coefficiente di proporzionalità tra la massa m della sostanza e la carica Δq = IΔt passante per l'elettrolita:

dove F \u003d eN A \u003d 9,65 10 4 C / mol - Costante di Faraday.

Il coefficiente k dipende dalla natura della sostanza (i valori di M e n). Secondo la formula (16.6) abbiamo

m = kIΔt. (16.8)

Legge di Faraday dell'elettrolisi:

La massa della sostanza rilasciata sull'elettrodo durante il tempo Δt. durante il passaggio della corrente elettrica, è proporzionale all'intensità della corrente e al tempo.

Questa affermazione, ottenuta in teoria, è stata stabilita sperimentalmente per la prima volta da Faraday.

Viene chiamato il valore k nella formula (16.8). equivalente elettrochimico dato sostanza ed espresso in chilogrammi per ciondolo(kg/C).

Dalla formula (16.8) si può vedere che il coefficiente k è numericamente uguale alla massa la sostanza rilasciata sugli elettrodi durante il trasferimento di una carica pari a 1 C dagli ioni.

L'equivalente elettrochimico ha un semplice significato fisico. Poiché M / N A \u003d m 0i e en \u003d q 0i, quindi secondo la formula (16.7) k \u003d rn 0i / q 0i, ovvero k è il rapporto tra la massa dello ione e la sua carica.

Misurando i valori di m e Δq, si possono determinare gli equivalenti elettrochimici varie sostanze.

Puoi verificare la validità della legge di Faraday per esperienza. Montiamo l'installazione mostrata in Figura (16.25). Tutti e tre i bagni elettrolitici sono riempiti con la stessa soluzione elettrolitica, ma le correnti che li attraversano sono diverse. Indichiamo la forza delle correnti attraverso I1, I2, I3. Allora io 1 = io 2 + io 3 . Misurando le masse m 1 , m 2 , m 3 delle sostanze rilasciate sugli elettrodi in diversi bagni, si può assicurarsi che siano proporzionali alle corrispondenti correnti I 1 , I 2 , I 3 .

Determinazione della carica dell'elettrone.

La formula (16.6) per la massa della sostanza rilasciata sull'elettrodo può essere utilizzata per determinare la carica dell'elettrone. Da questa formula segue che il modulo di carica dell'elettrone è uguale a:

Conoscendo la massa m della sostanza rilasciata durante il passaggio della carica IΔt, la massa molare M, la valenza di n atomi e la costante di Avogadro N A, si può trovare il valore del modulo di carica dell'elettrone. Risulta essere uguale a e = 1,6 10 -19 C.

Fu così che nel 1874 si ottenne per la prima volta il valore della carica elettrica elementare.

Applicazione dell'elettrolisi. L'elettrolisi è ampiamente utilizzata in ingegneria per vari scopi. Coprire elettroliticamente la superficie di un metallo con uno strato sottile di un altro ( nichelatura, cromatura, doratura eccetera.). Questo rivestimento durevole protegge la superficie dalla corrosione. Se è garantito un buon distacco del rivestimento elettrolitico dalla superficie su cui è depositato il metallo (questo si ottiene, ad esempio, applicando grafite sulla superficie), è possibile ottenere una copia dalla superficie in rilievo.

Il processo per ottenere rivestimenti pelabili - elettrotipo- è stato sviluppato dallo scienziato russo B. S. Jacobi (1801-1874), che nel 1836 ha applicato questo metodo per realizzare figure cave per la Cattedrale di Sant'Isacco a San Pietroburgo.

In precedenza, nell'industria della stampa, si ottenevano copie da una superficie in rilievo (stereotipi) da matrici (l'impronta di un insieme su un materiale plastico), per le quali sulle matrici veniva depositato uno spesso strato di ferro o altra sostanza. Ciò ha permesso di riprodurre il set nel numero di copie richiesto.

L'elettrolisi rimuove le impurità dai metalli. Pertanto, il rame grezzo ottenuto dal minerale viene colato sotto forma di fogli spessi, che vengono quindi posti in un bagno come anodi. Durante l'elettrolisi, il rame dell'anodo si dissolve, le impurità contenenti metalli preziosi e rari cadono sul fondo e il rame puro si deposita sul catodo.

L'alluminio si ottiene dalla bauxite fusa mediante elettrolisi. Era questo metodo per ottenere l'alluminio che lo rendeva economico e, insieme al ferro, il più comune nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni.

Con l'aiuto dell'elettrolisi si ottengono circuiti elettronici che fungono da base per tutti i prodotti elettronici. Una sottile lastra di rame è incollata sul dielettrico, su cui viene applicato un complesso schema di fili di collegamento con una vernice speciale. Quindi la piastra viene posta in un elettrolita, dove vengono incise le aree dello strato di rame che non sono ricoperte di vernice. Successivamente, la vernice viene lavata via e i dettagli del microcircuito appaiono sulla scheda.

Relazione sull'argomento:

Elettricità

nei liquidi

(elettroliti)

Elettrolisi

Le leggi di Faraday

carica elettrica elementare

alunni 8 th classe « B »

l oginova M arie MA ndreevny

Mosca 2003

Scuola n. 91

introduzione

Molte cose nella nostra vita sono collegate alla conduttività elettrica delle soluzioni di sali nell'acqua (elettroliti). Dal primo battito cardiaco (elettricità “vivente” nel corpo umano, che è l'80% di acqua) alle auto per strada, giocatori e telefoni cellulari (parte integrante di questi dispositivi sono le “batterie” - batterie elettrochimiche e batterie varie - dal piombo -acido nelle auto ai polimeri di litio nei più costosi cellulari). In enormi tini fumanti di vapori velenosi, l'alluminio si ottiene per elettrolisi dalla bauxite fusa ad un'enorme temperatura, il metallo "alato" per aeroplani e lattine per Fanta. Tutto intorno - dalla griglia del radiatore cromata di un'auto straniera a un orecchino argentato nell'orecchio - ha mai incontrato una soluzione o sale fuso, e quindi una corrente elettrica nei liquidi. Non c'è da stupirsi che questo fenomeno sia studiato da un'intera scienza: l'elettrochimica. Ma ora siamo più interessati fondamenti fisici questo fenomeno.

corrente elettrica in soluzione. elettroliti

Dalle lezioni di fisica in terza media, sappiamo che la carica nei conduttori (metalli) è trasportata da elettroni caricati negativamente.

Il movimento ordinato delle particelle cariche è chiamato corrente elettrica.

Ma se assembliamo il dispositivo (con elettrodi di grafite):

quindi ci assicureremo che l'ago dell'amperometro devii: la corrente scorre attraverso la soluzione! Quali sono le particelle cariche in soluzione?

Nel 1877, lo scienziato svedese Svante Arrhenius, studiando la conduttività elettrica di soluzioni di varie sostanze, giunse alla conclusione che è causato da ioni che si formano quando il sale si dissolve nell'acqua. Quando disciolta in acqua, la molecola di CuSO 4 si decompone (dissocia) in due ioni di carica diversa - Cu 2+ e SO 4 2-. Semplicisticamente, i processi in corso possono riflettersi la seguente formula:

CuSO 4 ÞCu 2+ +SO 4 2-

Condurre soluzioni di corrente elettrica di sali, alcali, acidi.

Le sostanze le cui soluzioni conducono elettricità sono chiamate elettroliti.

Le soluzioni di zucchero, alcol, glucosio e alcune altre sostanze non conducono l'elettricità.

Le sostanze le cui soluzioni non conducono elettricità sono chiamate non elettroliti.

Dissociazione elettrolitica

Il processo di decomposizione di un elettrolita in ioni è chiamato dissociazione elettrolitica.

S. Arrhenius, che aderiva alla teoria fisica delle soluzioni, non teneva conto dell'interazione dell'elettrolita con l'acqua e credeva che nelle soluzioni fossero presenti ioni liberi. In contrasto con lui, i chimici russi I. A. Kablukov e V. A. Kistyakovsky hanno applicato la teoria chimica di D. I. Mendeleev per spiegare la dissociazione elettrolitica e hanno dimostrato che quando un elettrolita viene sciolto, interazione chimica soluto con acqua, che porta alla formazione di idrati, e quindi si dissociano in ioni. Credevano che nelle soluzioni non ci fossero ioni liberi, non "nudi", ma idratati, cioè "vestiti con una pelliccia" di molecole d'acqua. Pertanto, la dissociazione delle molecole elettrolitiche avviene nella seguente sequenza:

a) orientamento delle molecole d'acqua attorno ai poli di una molecola di elettrolita

b) idratazione della molecola elettrolitica

c) la sua ionizzazione

d) il suo decadimento in ioni idrati

In relazione al grado di dissociazione elettrolitica, gli elettroliti sono divisi in forti e deboli.

- Elettroliti forti- quelli che, allo scioglimento, si dissociano quasi completamente.

Il loro valore del grado di dissociazione tende all'unità.

- Elettroliti deboli- quelli che, disciolti, quasi non si dissociano. Il loro grado di dissociazione tende a zero.

Da ciò concludiamo che i portatori di carica elettrica (portatori di corrente elettrica) nelle soluzioni elettrolitiche non sono elettroni, ma caricati positivamente e negativamente ioni idratati .

Dipendenza dalla temperatura della resistenza dell'elettrolita

Quando la temperatura aumenta il processo di dissociazione è facilitato, la mobilità degli ioni è aumentata e la resistenza degli elettroliti diminuisce .

catodo e anodo. Cationi e anioni

Ma cosa succede agli ioni sotto l'influenza di una corrente elettrica?

Torniamo al nostro dispositivo:

In soluzione, CuSO 4 dissociato in ioni - Cu 2+ e SO 4 2-. ione caricato positivamente Cu2+ (catione) attratto da un elettrodo caricato negativamente catodo, dove riceve gli elettroni mancanti e si riduce a rame metallico, una sostanza semplice. Se rimuovi il catodo dal dispositivo dopo aver attraversato la soluzione corrente, è facile notare un rivestimento rosso-rosso: questo è rame metallico.

La prima legge di Faraday

Possiamo scoprire quanto rame è stato rilasciato? Pesando il catodo prima e dopo l'esperimento, si può determinare con precisione la massa del metallo depositato. Le misurazioni mostrano che la massa della sostanza rilasciata sugli elettrodi dipende dalla forza attuale e dal tempo di elettrolisi:

dove K è il fattore di proporzionalità, detto anche equivalente elettrochimico .

Di conseguenza, la massa della sostanza rilasciata è direttamente proporzionale alla forza della corrente e al tempo di elettrolisi. Ma la corrente nel tempo (secondo la formula):

c'è un addebito.

Così, la massa della sostanza rilasciata all'elettrodo è proporzionale alla carica o alla quantità di elettricità che è passata attraverso l'elettrolita.

M=K´q

Questa legge è stata scoperta sperimentalmente nel 1843 dallo scienziato inglese Michael Faraday e si chiama La prima legge di Faraday .

La seconda legge di Faraday

E qual è l'equivalente elettrochimico e da cosa dipende? A questa domanda ha risposto anche Michael Faraday.

Sulla base di numerosi esperimenti, è giunto alla conclusione che questo valore è caratteristico di ciascuna sostanza. Così, ad esempio, durante l'elettrolisi di una soluzione di lapis (nitrato d'argento AgNO 3), 1 ciondolo rilascia 1,1180 mg di argento; esattamente la stessa quantità di argento viene rilasciata durante l'elettrolisi con una carica di 1 ciondolo di qualsiasi sale d'argento. Durante l'elettrolisi di un sale di un altro metallo, 1 ciondolo rilascia una quantità diversa di questo metallo. In questo modo , l'equivalente elettrochimico di una sostanza è la massa di questa sostanza rilasciata durante l'elettrolisi da 1 coulomb di elettricità che scorre attraverso una soluzione . Ecco i suoi valori per alcune sostanze:

Sostanza	K in mg/k
Ag (argento)
H (idrogeno)

Dalla tabella vediamo che gli equivalenti elettrochimici di varie sostanze sono significativamente diversi l'uno dall'altro. Da quali proprietà di una sostanza dipende il valore del suo equivalente elettrochimico? La risposta a questa domanda è La seconda legge di Faraday :

Gli equivalenti elettrochimici di varie sostanze sono proporzionali al loro peso atomico e inversamente proporzionali ai numeri che esprimono la loro valenza chimica.

n - valenza

A - peso atomico

- è chiamato l'equivalente chimico di questa sostanza

- coefficiente di proporzionalità, che è già una costante universale, cioè ha lo stesso valore per tutte le sostanze. Se misuriamo l'equivalente elettrochimico in g/k, troviamo che è uguale a 1.037´10 -5 g/k.

Combinando la prima e la seconda legge di Faraday, otteniamo:

Questa formula ha un semplice significato fisico: F è numericamente uguale alla carica che deve essere fatta passare attraverso un elettrolita per rilasciare una sostanza sugli elettrodi in quantità pari ad un equivalente chimico. F è chiamato numero di Faraday ed è pari a 96400 kg/g.

Una talpa e il numero di molecole in essa contenute. Il numero di Avogadro

Dal corso di chimica della terza media, sappiamo che è stata scelta un'unità speciale, la talpa, per misurare le quantità di sostanze coinvolte nelle reazioni chimiche. Per misurare una mole di una sostanza, devi prenderne tanti grammi, qual è il relativo massa molecolare il suo.

Ad esempio, 1 mole di acqua (H 2 O) è pari a 18 grammi (1 + 1 + 16 = 18), una mole di ossigeno (O 2) è 32 grammi e una mole di ferro (Fe) è 56 grammi Ma ciò che è particolarmente importante per noi, è stato stabilito che 1 mole di qualsiasi sostanza lo è sempre contiene lo stesso numero di molecole .

Una talpa è la quantità di una sostanza che ne contiene 6 ´ 10 23 molecole di questa sostanza.

In onore dello scienziato italiano A. Avogadro, questo numero ( N) è chiamato costante Avogadro o Il numero di Avogadro .

Dalla formula ne consegue che se q=F, poi . Ciò significa che quando una carica pari a 96400 coulomb passa attraverso l'elettrolita, verranno rilasciati grammi di qualsiasi sostanza. In altre parole, per rilasciare una mole di una sostanza monovalente, una carica deve fluire attraverso l'elettrolita q=F ciondoli. Ma sappiamo che ogni mole di una sostanza contiene lo stesso numero delle sue molecole - N=6x10 23. Questo ci permette di calcolare la carica di uno ione di una sostanza monovalente - la carica elettrica elementare - la carica di un (!) Elettrone:

Applicazione dell'elettrolisi

Metodo elettrolitico per ottenere metalli puri (raffinazione, raffinazione). Elettrolisi accompagnata da dissoluzione dell'anodo

Un buon esempio è la raffinazione elettrolitica (raffinazione) del rame. Il rame ottenuto direttamente dal minerale viene colato sotto forma di piastre e posto come anodo in una soluzione di CuSO 4. Selezionando la tensione sugli elettrodi del bagno (0,20-0,25V), è possibile garantire che sul catodo venga rilasciato solo rame metallico. In questo caso, le impurità estranee entrano in soluzione (senza precipitazione al catodo) o cadono sul fondo del bagno sotto forma di precipitato ("fango anodico"). I cationi della sostanza anodica si combinano con l'anione SO 4 2 e solo il rame metallico viene rilasciato sul catodo a questa tensione. L'anodo, per così dire, "si dissolve". Tale purificazione consente di raggiungere una purezza del 99,99% ("quattro nove"). Anche i metalli preziosi (oro Au, argento Ag) vengono purificati in modo simile (raffinazione).

Attualmente, tutto l'alluminio (Al) viene estratto elettroliticamente (dalla bauxite fusa).

Galvanostegia

Galvanostegia - il campo dell'elettrochimica applicata, che si occupa dei processi di applicazione di rivestimenti metallici alla superficie di prodotti sia metallici che non metallici quando una corrente elettrica continua passa attraverso le soluzioni dei loro sali. La galvanica è divisa in galvanica e galvanica .

Attraverso l'elettrolisi, è possibile ricoprire oggetti metallici con uno strato di un altro metallo. Questo processo è chiamato galvanica. Di particolare importanza tecnica sono i rivestimenti con metalli difficilmente ossidabili, in particolare la nichelatura e la cromatura, nonché la placcatura in argento e oro, che vengono spesso utilizzati per proteggere i metalli dalla corrosione. Per ottenere i rivestimenti desiderati, l'oggetto viene accuratamente pulito, ben sgrassato e posto a catodo in un bagno elettrolitico contenente un sale del metallo con cui si vuole ricoprire l'oggetto. Per un rivestimento più uniforme, è utile utilizzare due piastre come anodo, interponendo un oggetto tra di loro.

Inoltre, mediante l'elettrolisi, è possibile non solo ricoprire oggetti con uno strato di uno o un altro metallo, ma anche farne copie in metallo a rilievo (ad esempio monete, medaglie). Questo processo è stato inventato da un fisico e ingegnere elettrico russo, membro di Accademia Russa Scienze Boris Semenovich Jacobi (1801-1874) negli anni Quaranta del XIX secolo e si chiama galvanica . Per eseguire una copia in rilievo di un oggetto, viene prima realizzata un'impronta di un materiale plastico, come la cera. Questa impronta viene strofinata con grafite e immersa in un bagno elettrolitico come catodo, su cui viene depositato uno strato di metallo. Questo è utilizzato nell'industria della stampa nella produzione di moduli di stampa.

Oltre a quanto sopra, l'elettrolisi ha trovato applicazione in altri settori:

Ottenimento di pellicole protettive di ossido su metalli (anodizzazione);

Trattamento elettrochimico superficiale di un prodotto metallico (lucidatura);

Colorazione elettrochimica dei metalli (ad esempio rame, ottone, zinco, cromo, ecc.);

La purificazione dell'acqua è la rimozione delle impurità solubili da essa. Il risultato è la cosiddetta acqua dolce (che si avvicina all'acqua distillata nelle sue proprietà);

Affilatura elettrochimica di strumenti da taglio (es. coltelli chirurgici, rasoi, ecc.).

Elenco della letteratura usata:

1. Gurevich A. E. “Fisica. Fenomeni elettromagnetici. Grado 8, Mosca, casa editrice Drofa. 1999

2. Gabrielyan OS “Chimica. Grado 8, Mosca, casa editrice Drofa. 1997

3. "Libro di testo elementare di fisica a cura dell'accademico G. S. Landsberg - Volume II - elettricità e magnetismo". Mosca, Nauka, 1972.

4. Eric M. Rogers. "Fisica per la mente indagatrice (i metodi, la natura e la filosofia della scienza fisica)". "Prinseton University press" 1966. Volume III - elettricità e magnetismo. Traduzione Mosca, "Mir" 1971.

5. A. N. Remizov "Corso di fisica, elettronica e cibernetica per istituti medici". Mosca, "Scuola superiore" 1982.

Per quanto riguarda le loro proprietà elettriche, i liquidi sono molto diversi. I metalli fusi, come i metalli allo stato solido, hanno un'elevata conduttività elettrica associata a un'elevata concentrazione di elettroni liberi.

Molti liquidi, come acqua pura, alcol, cherosene, sono buoni dielettrici, poiché le loro molecole sono elettricamente neutre e non contengono trasportatori di carica liberi.

elettroliti. Una classe speciale di liquidi sono i cosiddetti elettroliti, che comprendono soluzioni acquose di acidi inorganici, sali e basi, fusi di cristalli ionici, ecc. Gli elettroliti sono caratterizzati dalla presenza di elevate concentrazioni di ioni, che rendono possibile un corrente da passare. Questi ioni si formano durante la fusione e durante la dissoluzione, quando, sotto l'influenza dei campi elettrici delle molecole di solvente, le molecole della sostanza disciolta vengono decomposte in ioni separati con carica positiva e negativa. Questo processo è chiamato dissociazione elettrolitica.

dissociazione elettrolitica. Il grado di dissociazione a di una data sostanza, cioè la proporzione di molecole del soluto decomposte in ioni, dipende dalla temperatura, dalla concentrazione della soluzione e dalla permittività del solvente. All'aumentare della temperatura, aumenta il grado di dissociazione. Gli ioni di segno opposto possono ricombinarsi, riunendosi in molecole neutre. In condizioni esterne costanti, nella soluzione si stabilisce un equilibrio dinamico, in cui i processi di ricombinazione e dissociazione si compensano a vicenda.

Qualitativamente, la dipendenza del grado di dissociazione a dalla concentrazione del soluto può essere stabilita usando il seguente semplice ragionamento. Se un'unità di volume contiene molecole di un soluto, alcune di esse sono dissociate e le altre non sono dissociate. Il numero di atti elementari di dissociazione per unità di volume della soluzione è proporzionale al numero di molecole non suddivise e quindi è uguale a dove A è un coefficiente che dipende dalla natura dell'elettrolita e dalla temperatura. Il numero di atti di ricombinazione è proporzionale al numero di collisioni di ioni diversi, cioè proporzionale al numero di entrambi e di altri ioni. Pertanto, è uguale a dove B è un coefficiente costante per una data sostanza a una certa temperatura.

In uno stato di equilibrio dinamico

Il rapporto non dipende dalla concentrazione Si può vedere che minore è la concentrazione della soluzione, più a è vicino all'unità: in soluzioni molto diluite, quasi tutte le molecole del soluto sono dissociate.

Maggiore è la costante dielettrica del solvente, maggiore è l'indebolimento legami ionici nelle molecole del soluto e, quindi, tanto maggiore è il grado di dissociazione. Quindi, l'acido cloridrico fornisce un elettrolita con un'elevata conduttività elettrica quando disciolto in acqua, mentre la sua soluzione in etere etilico è un pessimo conduttore di elettricità.

Elettroliti insoliti. Ci sono anche elettroliti molto insoliti. Ad esempio, l'elettrolita è il vetro, che è un liquido altamente superraffreddato con un'enorme viscosità. Quando viene riscaldato, il vetro si ammorbidisce e la sua viscosità si riduce notevolmente. Gli ioni sodio presenti nel vetro acquisiscono una notevole mobilità e diventa possibile il passaggio di una corrente elettrica, sebbene il vetro sia un buon isolante a temperature normali.

Riso. 106. Dimostrazione della conducibilità elettrica del vetro quando riscaldato

Una chiara dimostrazione di ciò può servire come esperimento, il cui schema è mostrato in Fig. 106. Un'asta di vetro è collegata alla rete di illuminazione tramite un reostato Mentre l'asta è fredda, la corrente nel circuito è trascurabile a causa dell'elevata resistenza del vetro. Se lo stick viene riscaldato con un bruciatore a gas a una temperatura di 300-400 ° C, la sua resistenza scenderà a diverse decine di ohm e il filamento della lampadina L si surriscalda. Ora puoi cortocircuitare la lampadina con il tasto K. In questo caso la resistenza del circuito diminuirà e la corrente aumenterà. In tali condizioni, lo stick verrà effettivamente riscaldato dalla corrente elettrica e riscaldato fino a ottenere un bagliore luminoso, anche se il bruciatore viene rimosso.

conduzione ionica. Il passaggio della corrente elettrica nell'elettrolita è descritto dalla legge di Ohm

Una corrente elettrica nell'elettrolita si verifica a una tensione applicata arbitrariamente piccola.

I portatori di carica nell'elettrolita sono ioni caricati positivamente e negativamente. Il meccanismo di conducibilità elettrica degli elettroliti è per molti aspetti simile al meccanismo di conducibilità elettrica dei gas sopra descritto. Le principali differenze sono dovute al fatto che nei gas la resistenza al movimento dei portatori di carica è dovuta principalmente alle loro collisioni con atomi neutri. Negli elettroliti, la mobilità degli ioni è dovuta all'attrito interno - viscosità - quando si muovono in un solvente.

All'aumentare della temperatura, la conduttività degli elettroliti, a differenza dei metalli, aumenta. Ciò è dovuto al fatto che all'aumentare della temperatura, il grado di dissociazione aumenta e la viscosità diminuisce.

A differenza della conducibilità elettronica, caratteristica dei metalli e dei semiconduttori, dove il passaggio di una corrente elettrica non è accompagnato da alcuna variazione Composizione chimica sostanze, la conduttività ionica è associata al trasferimento di materia

e il rilascio di sostanze che fanno parte degli elettroliti sugli elettrodi. Questo processo è chiamato elettrolisi.

Elettrolisi. Quando una sostanza viene rilasciata sull'elettrodo, la concentrazione degli ioni corrispondenti nella regione dell'elettrolita adiacente all'elettrodo diminuisce. Pertanto, l'equilibrio dinamico tra dissociazione e ricombinazione è qui disturbato: è qui che avviene la decomposizione della sostanza per effetto dell'elettrolisi.

L'elettrolisi è stata osservata per la prima volta nella decomposizione dell'acqua da una corrente proveniente da una colonna voltaica. Alcuni anni dopo, il famoso chimico G. Davy scoprì il sodio, separandolo per elettrolisi dalla soda caustica. Le leggi quantitative dell'elettrolisi sono state stabilite sperimentalmente da M. Faraday in Sono facili da giustificare in base al meccanismo del fenomeno dell'elettrolisi.

Le leggi di Faraday. Ogni ione ha una carica elettrica che è un multiplo della carica elementare e. In altre parole, la carica dello ione è , dove è un intero uguale alla valenza del corrispondente elemento chimico o composto. Lascia che gli ioni vengano rilasciati durante il passaggio della corrente all'elettrodo. La loro carica assoluta è uguale a Gli ioni positivi raggiungono il catodo e la loro carica è neutralizzata dagli elettroni che fluiscono al catodo attraverso i fili dalla sorgente di corrente. Gli ioni negativi si avvicinano all'anodo e lo stesso numero di elettroni passa attraverso i fili fino alla sorgente di corrente. In questo caso, una carica passa attraverso un circuito elettrico chiuso

Indichiamo con la massa della sostanza rilasciata su uno degli elettrodi e con la massa dello ione (atomo o molecola). È ovvio che, quindi, moltiplicando numeratore e denominatore di questa frazione per la costante di Avogadro, otteniamo

dove è atomico o massa molare, la costante di Faraday data da

Dalla (4) si può vedere che la costante di Faraday ha il significato di "una mole di elettricità", cioè è la carica elettrica totale di una mole di cariche elementari:

La formula (3) contiene entrambe le leggi di Faraday. Dice che la massa della sostanza rilasciata durante l'elettrolisi è proporzionale alla carica passata attraverso il circuito (prima legge di Faraday):

Il coefficiente è chiamato l'equivalente elettrochimico di una data sostanza ed è espresso come

chilogrammi per pendente Ha il significato del reciproco della carica specifica dello ione.

L'equivalente elettrochimico di è proporzionale all'equivalente chimico della sostanza (seconda legge di Faraday).

Leggi di Faraday e carica elementare. Poiché all'epoca di Faraday non esisteva ancora il concetto della natura atomica dell'elettricità, la scoperta sperimentale delle leggi dell'elettrolisi era tutt'altro che banale. Al contrario, furono le leggi di Faraday a servire essenzialmente come prima prova sperimentale della validità di queste idee.

La misurazione sperimentale della costante di Faraday ha permesso per la prima volta di ottenere una stima numerica del valore della carica elementare molto prima delle misurazioni dirette della carica elettrica elementare negli esperimenti di Millikan con gocce d'olio. È notevole che l'idea della struttura atomica dell'elettricità abbia ricevuto un'inequivocabile conferma sperimentale negli esperimenti sull'elettrolisi condotti negli anni '30. XIX anni secolo, quando anche l'idea della struttura atomica della materia non era ancora condivisa da tutti gli scienziati. In un famoso discorso tenuto alla Royal Society e dedicato alla memoria di Faraday, Helmholtz ha così commentato questa circostanza:

"Se ammettiamo l'esistenza di atomi di elementi chimici, allora non possiamo evitare l'ulteriore conclusione che l'elettricità, sia positiva che negativa, è divisa in determinate quantità elementari, che si comportano come atomi di elettricità".

Fonti di corrente chimica. Se un metallo, come lo zinco, è immerso nell'acqua, una certa quantità di ioni di zinco positivi, sotto l'influenza delle molecole d'acqua polari, inizierà a spostarsi dallo strato superficiale reticolo cristallino metallo nell'acqua. Di conseguenza, lo zinco sarà caricato negativamente e l'acqua positivamente. All'interfaccia tra metallo e acqua si forma uno strato sottile, chiamato doppio strato elettrico; c'è un forte campo elettrico in esso, la cui intensità è diretta dall'acqua al metallo. Questo campo impedisce l'ulteriore transizione degli ioni zinco nell'acqua e, di conseguenza, si crea un equilibrio dinamico, in cui il numero medio di ioni provenienti dal metallo all'acqua è uguale al numero di ioni che ritornano dall'acqua al metallo .

L'equilibrio dinamico si stabilirà anche se il metallo è immerso soluzione acquosa sali dello stesso metallo, come lo zinco in una soluzione di solfato di zinco. In soluzione, il sale si dissocia in ioni.Gli ioni di zinco risultanti non sono diversi dagli ioni di zinco che entrano nella soluzione dall'elettrodo. Un aumento della concentrazione di ioni di zinco nell'elettrolita facilita il passaggio di questi ioni nel metallo dalla soluzione e lo rende difficile

passaggio dal metallo alla soluzione. Pertanto, in una soluzione di solfato di zinco, l'elettrodo di zinco immerso, sebbene caricato negativamente, è più debole che nell'acqua pura.

Quando un metallo è immerso in una soluzione, il metallo non è sempre caricato negativamente. Ad esempio, se un elettrodo di rame viene immerso in una soluzione di solfato di rame, gli ioni inizieranno a precipitare dalla soluzione sull'elettrodo, caricandolo positivamente. L'intensità del campo nel doppio strato elettrico in questo caso è diretta dal rame alla soluzione.

Pertanto, quando un metallo è immerso in acqua o in una soluzione acquosa contenente ioni dello stesso metallo, si verifica una differenza di potenziale all'interfaccia tra il metallo e la soluzione. Il segno e l'entità di questa differenza di potenziale dipende dal tipo di metallo (rame, zinco, ecc.) dalla concentrazione di ioni nella soluzione ed è quasi indipendente dalla temperatura e dalla pressione.

Due elettrodi di metalli diversi, immersi in un elettrolita, formano una cella galvanica. Ad esempio, nell'elemento Volta, gli elettrodi di zinco e rame sono immersi in una soluzione acquosa di acido solforico. Al primo momento, la soluzione non contiene né ioni zinco né ioni rame. Tuttavia, successivamente questi ioni entrano nella soluzione dagli elettrodi e si stabilisce un equilibrio dinamico. Finché gli elettrodi non sono collegati tra loro da un filo, il potenziale dell'elettrolita è lo stesso in tutti i punti e i potenziali degli elettrodi differiscono dal potenziale dell'elettrolita a causa della formazione di doppi strati al confine con l'elettrolita. In questo caso, il potenziale dell'elettrodo di zinco è -0,763 V e rame La forza elettromotrice dell'elemento Volt, che è costituito da questi salti di potenziale, sarà uguale a

Corrente in un circuito con cella galvanica. Se gli elettrodi di una cella galvanica sono collegati con un filo, gli elettroni passeranno attraverso questo filo dall'elettrodo negativo (zinco) a quello positivo (rame), che interrompe l'equilibrio dinamico tra gli elettrodi e l'elettrolita in cui si trovano sono immersi. Gli ioni di zinco inizieranno a spostarsi dall'elettrodo alla soluzione, in modo da mantenere il doppio strato elettrico nel suo stato precedente con un salto di potenziale costante tra l'elettrodo e l'elettrolita. Allo stesso modo, all'elettrodo di rame, gli ioni di rame inizieranno a uscire dalla soluzione e a depositarsi sull'elettrodo. In questo caso, si forma una carenza di ioni vicino all'elettrodo negativo e un eccesso di tali ioni si forma vicino all'elettrodo positivo. Il numero totale di ioni nella soluzione non cambierà.

Come risultato dei processi descritti, una corrente elettrica verrà mantenuta in un circuito chiuso, che viene creata nel filo di collegamento dal movimento degli elettroni e nell'elettrolita dagli ioni. Quando viene fatta passare una corrente elettrica, l'elettrodo di zinco si dissolve gradualmente e il rame si deposita sull'elettrodo positivo (di rame).

elettrodo. La concentrazione di ioni aumenta all'elettrodo di zinco e diminuisce a quello di rame.

Potenziale in un circuito con una cella galvanica. Il quadro descritto del passaggio di una corrente elettrica in un circuito chiuso disomogeneo contenente un elemento chimico corrisponde alla distribuzione di potenziale lungo il circuito, schematicamente mostrata in Fig. 107. In un circuito esterno, cioè in un filo che collega gli elettrodi, il potenziale diminuisce gradualmente dal valore dell'elettrodo positivo (rame) A al valore dell'elettrodo negativo (zinco) B secondo la legge di Ohm per a conduttore omogeneo. Nel circuito interno, cioè nell'elettrolita tra gli elettrodi, il potenziale diminuisce gradualmente dal valore vicino all'elettrodo di zinco al valore vicino all'elettrodo di rame. Se nel circuito esterno la corrente scorre dall'elettrodo di rame all'elettrodo di zinco, all'interno dell'elettrolita, dallo zinco al rame. I potenziali salti nei doppi strati elettrici vengono creati come risultato dell'azione di forze esterne (in questo caso chimiche). Il movimento delle cariche elettriche in doppi strati dovuto a forze esterne avviene contro la direzione di azione delle forze elettriche.

Riso. 107. Distribuzione potenziale lungo una catena contenente un elemento chimico

Le sezioni inclinate del potenziale cambiamento in fig. 107 in forma resistenze elettriche sezioni esterne ed interne di un circuito chiuso. La caduta di potenziale totale lungo queste sezioni è uguale alla somma dei salti di potenziale nei doppi strati, cioè la forza elettromotrice dell'elemento.

Il passaggio di corrente elettrica in una cella galvanica è complicato da sottoprodotti rilasciati sugli elettrodi e dalla comparsa di una caduta di concentrazione nell'elettrolita. Questi fenomeni sono indicati come polarizzazione elettrolitica. Ad esempio, negli elementi Volta, quando il circuito è chiuso, gli ioni positivi si spostano verso l'elettrodo di rame e si depositano su di esso. Di conseguenza, dopo qualche tempo, l'elettrodo di rame viene, per così dire, sostituito da uno a idrogeno. Poiché il potenziale dell'elettrodo dell'idrogeno è 0,337 V inferiore al potenziale dell'elettrodo del rame, l'EMF dell'elemento diminuisce all'incirca della stessa quantità. Inoltre, l'idrogeno rilasciato sull'elettrodo di rame aumenta la resistenza interna dell'elemento.

Per ridurre gli effetti dannosi dell'idrogeno, vengono utilizzati depolarizzatori: vari agenti ossidanti. Ad esempio, nell'elemento più comune Leklanshe (batterie "a secco")

l'elettrodo positivo è un'asta di grafite circondata da una massa compressa di perossido di manganese e grafite.

Batterie. Una varietà praticamente importante di celle galvaniche sono le batterie, per le quali, dopo la scarica, è possibile un processo di carica inversa con conversione dell'energia elettrica in energia chimica. Le sostanze consumate durante la ricezione di corrente elettrica vengono ripristinate all'interno della batteria mediante elettrolisi.

Si può notare che quando la batteria è carica, la concentrazione di acido solforico aumenta, il che porta ad un aumento della densità dell'elettrolita.

Così, durante il processo di carica, si crea una forte asimmetria degli elettrodi: uno diventa piombo, l'altro da perossido di piombo. Una batteria carica è una cella galvanica in grado di fungere da fonte di corrente.

Quando i consumatori di energia elettrica sono collegati alla batteria, una corrente elettrica scorrerà attraverso il circuito, la cui direzione è opposta alla corrente di carica. reazioni chimiche vai a direzione inversa e la batteria torna al suo stato originale. Entrambi gli elettrodi saranno ricoperti da uno strato di sale e la concentrazione di acido solforico tornerà al suo valore originale.

Una batteria carica ha un EMF di circa 2,2 V. Quando si scarica, scende a 1,85 V. Si sconsiglia un'ulteriore scarica, poiché la formazione di solfato di piombo diventa irreversibile e la batteria si deteriora.

La carica massima che una batteria può dare quando si scarica è chiamata capacità. Capacità della batteria in genere

misurata in amperora. È maggiore, maggiore è la superficie delle piastre.

applicazioni di elettrolisi. L'elettrolisi è usata in metallurgia. La più comune produzione elettrolitica di alluminio e rame puro. Con l'ausilio dell'elettrolisi è possibile creare strati sottili di alcune sostanze sulla superficie di altre al fine di ottenere rivestimenti decorativi e protettivi (nichelatura, cromatura). Il processo per ottenere rivestimenti pelabili (galvanoplastica) è stato sviluppato dallo scienziato russo B. S. Yakobi, che lo ha applicato alla produzione di sculture cave che adornano la Cattedrale di Sant'Isacco a San Pietroburgo.

Qual è la differenza tra il meccanismo fisico della conduttività elettrica nei metalli e negli elettroliti?

Spiega perché il grado di dissociazione di una data sostanza dipende dalla permittività del solvente.

Spiega perché in soluzioni elettrolitiche altamente diluite quasi tutte le molecole di soluto sono dissociate.

Spiega come il meccanismo di conducibilità elettrica degli elettroliti è simile al meccanismo di conducibilità elettrica dei gas. Perché, in condizioni esterne costanti, la corrente elettrica è proporzionale alla tensione applicata?

Che ruolo gioca la legge di conservazione della carica elettrica nel derivare la legge dell'elettrolisi (3)?

Spiegare la relazione tra l'equivalente elettrochimico di una sostanza e la carica specifica dei suoi ioni.

Come si può determinare sperimentalmente il rapporto tra equivalenti elettrochimici di diverse sostanze se ci sono più bagni elettrolitici, ma non ci sono strumenti per misurare la forza della corrente?

Come si può sfruttare il fenomeno dell'elettrolisi per realizzare un contatore del consumo di energia elettrica in una rete DC?

Perché le leggi di Faraday possono essere considerate una prova sperimentale delle idee sulla natura atomica dell'elettricità?

Quali processi si verificano quando gli elettrodi metallici sono immersi in acqua e in un elettrolita contenente ioni di questi metalli?

Descrivere i processi che si verificano nell'elettrolita vicino agli elettrodi di una cella galvanica durante il passaggio della corrente.

Perché gli ioni positivi all'interno di una cella galvanica si spostano dall'elettrodo negativo (zinco) all'elettrodo positivo (rame)? Come nasce una distribuzione di potenziale nel circuito che fa muovere gli ioni in questo modo?

Perché è possibile controllare il grado di carica di una batteria ad acido utilizzando un idrometro, ovvero un dispositivo per misurare la densità di un liquido?

Qual è la differenza fondamentale tra i processi nelle batterie e i processi nelle batterie "a secco"?

Quale parte dell'energia elettrica spesa nel processo di carica della batteria c può essere utilizzata per scaricarla, se durante il processo di carica della batteria è stata mantenuta la tensione ai suoi terminali