Природа электрического тока в растворах и расплавах электролитов. Явление электролиза. Закон электролиза Фарадея. Применение электролиза.

Природа электрического тока в растворах и расплавах электролитов

Электролиты — жидкие проводники, в которых подвижными носителями зарядов являются ионы (проводники 2-го рода).

Электролитическая диссоциация. С. Аррениус (1877 г.): под действием полярных молекул растворителя (воды, ε=81) или при нагревании молекулы щелочей, кислот, солей разделяются на ионы. (При растворении Е_п уменьшается и становится меньше Е_к хаотического движения ионов. При нагревании - Е_к увеличивается и становится больше Е_п электрического взаимодействия ионов). Одновременно с диссоциацией наблюдается рекомбинация.

Интенсивность электролитической диссоциации зависит: 1. От температуры раствора.  2. От концентрации раствора. 3. От рода раствора (его диэлектрической проницаемости).

Явление электролиза.

Электролизом называется процесс выделения на электродах вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями при прохождении тока через электролит.

Вольтамперная характеристика для электролитов. За счет явления поляризации график смещен. ЭДС поляризации имеет знак, противоположный знаку напряжения на электродах.

Ионная проводимость: прохождение тока связано с переносом вещества.

Сопротивление растворов электролитов

Уменьшается R с повышением температуры. Справедлив закон Ома при неизменной концентрации раствора и постоянной температуре.

Закон электролиза Фарадея

При электролизе на электродах происходит выделение ве­щества: 

    ,

где  m_0i и q_0i - соответственно масса и заряд иона; М — молярная масса; N_i — число ионов, достигших электрода, n — валентность;

Таким образом, , но  - электро­химический эквивалент вещества. Он зависит от  рода вещества.

В Международной системе единиц СИ: .

Т.к. процесс электролиза медленный, то на практике применяют единицу 

Следовательно, 

Запишем: 

Обозначим  - число Фарадея

Физический смысл: Для выде­ления 1 моль одновалентного вещества необходимо пропустить через электролит заряд 96500 Кл.

Закон электролиза:  масса вещества, выделившегося на электродах прямо пропорциональна силе тока, идущего через электролит и времени прохождения тока (т.к. q=I^.Δt, то: прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит)

Определение заряда электрона

Из закона электролиза: 

Применение электролиза

Катодные процессы :

1. В гальваностегии (никелирование, серебрение).
2. В гальванопластике  (изготовление копий);  1838 г., Б. С. Якоби.
3. Получение чистых металлов (медь, алюминий).
4. Электрометаллургия расплавов.  Очистка металлов, полученных при выплавке из руды, от посторонних примесей.

Анодные процессы:

1. Промышленный способ получения кислорода и водорода.
2. Оксидирование алюминия
3. Электрополировка поверхностей. (электроискровая обработка, электрозаточка).
4. Электрогравировка.