Главная > Физика > Физика для средних специальных учебных заведений
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 19.2. Электролиз.

Выясним подробнее, как проходит ток через раствор, в котором имеются подвижные ионы.

Жидкий проводник, в котором подвижными носителями зарядов являются только ионы, называют электролитом. Пусть в ванну налит раствор серной кислоты в воде. Диссоциация молекул серной кислоты происходит в соответствии с уравнением

Опустим в ванну платиновые пластины и соединим их через амперметр с батареей (рис. 19.2). Эти пластины называются электродами. Электрод, соединенный с положительным полюсом тареи, называют анодом, электрод, соединенный с отрицательным полюсом, — катодом. Если замкнуть цепь ключом, то в электролите между электродами возникнет электрическое поле. Под действием сил этого поля ионы водорода устремятся к катоду, а ионы кислотного остатка к аноду. Дойдя до катода, ионы присоединяют к себе один из свободных электронов пластины и превращаются в нейтральные атомы водорода. Соединяясь попарно, эти атомы образуют молекулы газообразного водорода, который и выделяется на катоде.

Оказывается, что в описанном случае кроме ионов в электролите имеются и другие отрицательные ионы, так как молекулы самой воды в небольшом количестве тоже диссоциируют:

Ионы (гидроксил) легко отдают свой лишний электрон, а ионы удерживают свои электроны более прочно. Поэтому на аноде, куда подходят отрицательные ионы, разряжаются ионы а ионы остаются в растворе. При разряде ионов образуется вода и нейтральные молекулы газообразного кислорода, который и выделяется на аноде.

Обозначая абсолютную величину заряда электрона буквой все эти процессы можно записать следующим образом:

Итак, из раствора уходят составные части молекул воды, а составные части молекул кислоты остаются в растворе. Это означает, что по мере прохождения тока количество воды в растворе убывает, а концентрация раствора возрастает. Вот почему описанный процесс иногда называют разложением воды электрическим током.

Из описанного выше видно, что прохождение электрического тока через электролиты сопровождается превращением вещества, т. е. ток в электролитах производит химическое действие. Прохождение электрического тока через электролиты, сопровождающееся химическими превращениями вещества и выделением его на электродах, называется электролизом. Сосуд с электродами, в котором находится электролит, называют электролитической ванной.

Положительные ионы в растворе называют катионами (так как при электролизе они идут к катоду), а отрицательные

ионы — анионами. Напомним, что катионами являются ионы водорода и металлов.

В приведенном примере вещество выделяется на обоих электродах. Как мы увидим в следующем параграфе, это не всегда бывает так. Выделение вещества на обоих электродах происходит при неактивном аноде, который не растворяется в электролите. В нашем примере пластины не реагируют с электролитом. В технике для такого электролиза чаще пользуются угольными или графитовыми электродами.

Ток в электролите подчиняется закону Ома, т. е. изменяется прямо пропорционально напряжению. При нагревании электролитов уменьшается их вязкость и в них возрастает подвижность ионов. Кроме того, при нагревании электролита возрастает степень диссоциации молекул растворенного вещества, т. е. увеличивается количество носителей тока в электролите. Это означает, что сопротивление электролитов при нагревании уменьшается.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление