VI. Электрический ток в электролитах

Электролиты – жидкие или твердые вещества и системы, в которых присутствуют в заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение по ним электрического тока (ионную проводимость). Электролиты – растворы веществ, молекулы которых распадаются в растворе на ионы. В электролите под влиянием электрического поля молекулы растворителя происходит распад молекул растворенного вещества электролита на отдельные положительно и отрицательно заряженные ионы. Этот процесс называется – электролитической диссоциацией.

По способности к электролитической диссоциации электролиты условно делятся на сильные и слабые.

К сильным электролитам относятся соли, некоторые органические кислоты и основания, к слабым – многие органические соли и основания. Степень диссоциации зависит от природы растворителя, температуры, давления и других факторов. Степенью диссоциации называется отношение числа диссоциированных молекул электролита к общему числу его молекул: .

При прохождении электрического тока через электролит на опущенных в него электродах происходят окислительно–восстановительные реакции, в результате которых выделяются в свободном виде вещества, входящие в состав электролита. На катоде обычно выделяется химически чистый металл. Вблизи анода выделяется газ.

Электролиз – совокупность электрохимических процессов, проходящих на электродах, погруженных в электролит, при прохождении по нему электрического тока.

Проводимость электролитов – ионная, прохождение тока в них связанно с переносом вещества. На аноде происходит электрохимическое окисление — отрицательно заряженные ионы становятся нейтральными атомами и выделяются из раствора, а на катоде – восстановительная реакция: положительные ионы получают недостающие электроны.

Основные законы электролиза были установлены экспериментально М.Фарадеем в 1833–34 гг.

I закон Фарадея: Масса осевшего на катоде металла прямо пропорциональна количеству электричества прошедшего через электролит: m=kq.

Так как q=It, то согласно 1–му закону Фарадея, масса m выделившегося на катоде вещества прямо пропорциональна времени t прохождения через электролит тока и силе тока I: m=klt.

Коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества.

II закон Фарадея устанавливает связь электрохимического эквивалента с химическим эквивалентом: , где – молярная (или атомная) масса, Z–заряд иона в единицах абсолютной величины заряда электрона е: , где F- постоянная Фарадея, численно равная заряду, который должен пройти через электролит, чтобы на электроде выделилась масса вещества, численно равная молярной или атомной массе. Этот заряд переносят ионы, количество которых в массе вещества, численно равной химическому эквиваленту, составляет ,где -число Авогадро(число молекул в 1 моль вещества =6.022·10 моль ). Поэтому , где - заряд одного иона.

Так как заряд одного иона , то =96500 Кл/моль.

Электролиз лежит в основе электрохимического метода получения чистых веществ, а также используется для создания тонких слоев одних веществ на поверхности других (никелирование, хромирование и т.д.).