Что такое электрическая молизация
Перейти к содержимому

Что такое электрическая молизация

  • автор:

Электрический ток в жидкостях

Происхождение электрического тока (движение электрических зарядов) через раствор существенно отличается от движения электрических зарядов по металлическому проводнику. Различие, прежде всего в том, что зарядоносителями в растворах являются не электроны, а ионы, т.е. сами атомы или молекулы,

потерявшие или захватившие один или несколько электронов. Естественно, это движение, так или иначе, сопровождается изменением свойств самого вещества.

Жидкости по степени электропроводности делятся на:

диэлектрики (например, дистиллированная вода);

полупроводники (расплавы некоторых солей).

Носители тока в жидкостях – положительные и отрицательные ионы.

Электролиты – вещества, водные растворы которых проводят электрический ток. К ним относятся водные растворы солей, кислот, щелочей. Они являются проводниками второго рода.

Молекулы воды и электролитов представляют собой электрические диполи. В

результате кулоновского взаимодействия молекулы электролитов распадаются на ионы (катионы и анионы), такой процесс распада молекул называют

Причины электролитической диссоциации:

тепловое движение полярных молекул растворенного вещества,

взаимодействие этих молекул с полярными молекулами растворителя

(поле молекул H 2 O, окружающих полярную молекулу, ослабляет связь между ионами этой молекулы).

Обратный процесс, процесс образования нейтральной молекулы при столкновении положительного и отрицательного ионов называется рекомбинацией

После разрыва молекулы на ионы диполи растворителя обволакивают их,

образуя сольватную оболочку, сильно затрудняющую движение ионов.

При создании в растворе электрического поля внешним источником тока,

катионы начинают направленно двигаться вдоль Е , а анионы – против Е . Таким образом в растворе возникает электрический ток, обусловленный встречным направленным движением разноимённых ионов.

Закон Ома для электролитов:

где + , − , + , − ‒ концентрации и направленные скорости катионов и анионов,

Когда через раствор проходит электрический ток, между электродами,

соединенными с источником тока, создается разность потенциалов, иначе говоря,

один из них оказывается заряженным положительно, а другой отрицательно. Под действием этой разности потенциалов положительные ионы перемещаются по направлению к отрицательному электроду — катоду, а отрицательные ионы — к

Таким образом, хаотическое движение ионов стало упорядоченным встречным движением отрицательных ионов в одну сторону и положительных в другую. Этот процесс переноса зарядов и составляет течение электрического тока через электролит и происходит до тех пор, пока имеется разность потенциалов на электродах. С исчезновением разности потенциалов прекращается ток через электролит, нарушается упорядоченное движение ионов, и вновь наступает хаотическое движение.

В качестве примера рассмотрим явление электролиза при пропускании электрического тока через раствор медного купороса CuSO 4 с опущенными в него медными электродами.

Явление электролиза при прохождении тока через раствор медного купороса: С — сосуд с

электролитом, Б — источник тока, В — выключатель

Так как этот химический процесс протекает длительное время, то на катоде отлагается медь, выделяющаяся из электролита. При этом электролит вместо ушедших на катод молекул меди получает новые молекулы меди за счет растворения второго электрода — анода.

Таким образом, разница между электрическим током в металлах и жидких проводниках заключается в том, что в металлах переносчиками зарядов являются только свободные электроны, т. е. отрицательные заряды, тогда как в электролитах электричество переносится разноименно заряженными частицами вещества ‒

ионами, двигающимися в противоположных направлениях. Поэтому говорят, что электролиты обладают ионном проводимостью.

Электрический ток в электролитах сопровождается явлением электролиза.

Электролиз – выделение на электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах.

Первый закон Фарадея : Масса вещества, которая выделяется на электроде,

прямо пропорциональна заряду, протекшему через электролит:

где k ‒ электрохимический эквивалент вещества, равный количеству вещества,

выделяющемуся на электродах при прохождении через раствор заряда q =1Кл.

Второй закон Фарадея : электрохимический эквивалент вещества k

пропорционален отношению молярной массы A ионов этого вещества к их валентности z

где F = 96486,7 Кл / моль – число Фарадея.

Электролиз широко применяется в различных электрохимических производствах. Важнейшие из них: электролитическое получение металлов из водных растворов их солей и из их расплавленных солей; электролиз хлористых солей; электролитическое окисление и восстановление; получение водорода электролизом; гальваностегия; гальванопластика; электрополировка. Методом рафинирования получают чистый металл, очищенный от примесей . Гальваностегия

– покрытие металлических предметов другим слоем металла . Гальванопластика –

получение металлических копий с рельефных изображений каких-либо поверхностей. Электрополировка – выравнивание металлических поверхностей.

Электрофорез ‒ движение под действием электрического поля грубодисперсных

(взвешенных мелких твёрдых частиц, пузырьков и т.д.) или коллоидно-дисперсных

(крупные органические молекулы) заряженных частиц. Электрический заряд такие

частицы приобретают или в результате ионизации, или в результате формирования на их поверхности двойного слоя элементарных зарядов.

Ионофорез ‒ введение в организм лекарств при пропускании через него электрического тока, образованного (внутри организма) ионами лекарственного вещества, которым пропитывают тампон, подкладываемый под один из электродов.

молизация

рекомбинация — носителей заряда; рекомбинация Исчезновение пары электрон проводимости дырка проводимости . рекомбинация; отрасл. молизация Процесс нейтрализации зарядов противоположно заряженных соударяющихся частиц … Политехнический терминологический толковый словарь

электролиз — Ток, проходя по жидким проводникам, разлагает их на составные части. Поэтому жидкие проводники называются проводниками второго рода или электролитами в отличие от металлических проводников, которые называются проводниками. Разложение электролитов … Справочник технического переводчика

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ И РАСПЛАВАХ

Если в электролит или расплав ввести две твердотельных пластинки (электроды) и подать на них напряжение, то возникает электрический ток, который создаётся направленным движением ионов. Достигнув соответствующих электродов, ионы отдают или приобретают электроны и превращаются в нейтральные атомы или молекулы. В результате химических реакций вторичные продукты либо оседают на электродах, либо переходят в раствор. Явление осаждения составных частей электролита на электродах получило название электролиза. Материалы, в которых при прохождении тока происходят химические превращения, относятся к проводникам второго рода. Т.е. электролиты и расплавы это проводники второго рода.

Количественно электролиз описывается законами Фарадея:

где m – масса осевшего на электроде вещества, k – его электрохимический эквивалент, i = f(t) – сила тока, t – время его протекания, F – число Фарадея (F = 96,497∙10 6 Кл/моль.), М – молярная масса вещества, z – валентность, F/z – называется химическим эквивалентом вещества.

Если величина тока I в процессе электролиза не меняется, то (18) принимает вид:

Ионы, как носители электрического заряда в электролитах, образуются в растворах солей, щелочей или кислот в воде и некоторых других жидкостях в результате электролитической диссоциации.

В растворе каждая полярная молекула растворенного вещества окружена дипольными молекулами растворителя. Причем к положительно заряженной части молекулы растворенного вещества молекулы растворителя повернуты своими «отрицательными» концами, а к отрицательно заряженной соответственно «положительными». Это ослабляет силы электростатического притяжения ионов, образующих молекулу растворенного вещества. В результате теплового движения может произойти разрыв связи. Образующиеся ионы (анионы и катионы) начинают странствовать по раствору. При сближении на достаточно малое расстояние анион и катион могут снова соединится. Этот процесс называется рекомбинация (или молизация). В растворе процессы диссоциации и рекомбинации идут параллельно. В конечном итоге в растворе при постоянных внешних условиях устанавливается динамическое равновесие. Этому состоянию соответствует определенная степень диссоциации, которую принято характеризовать коэффициентом диссоциации – α, который показывает долю распавшихся молекул растворенного вещества – α = n ‘ / n0, где n0 – концентрация растворённого вещества, n ‘ – концентрация распавшихся молекул.

При невысоких температурах ионы бывают окружены облепившими их ионами растворителя. Это явление получило название сольватации (для водных растворов – гидратации), а сам комплекс из иона и удерживаемой его силовым полем оболочки из молекул растворителя называют сольватом.

Рассмотрим механизм электролитической проводимости. При наложении электрического поля на электролит на каждый ион будет действовать кулоновская сила Fк = Еq, которая вызовет ускоренное упорядоченное движение. Ионы, а тем более сольваты, из-за своих раз-меров испытывают при движении сопротивление пропорциональное скорости упорядоченного движения – υ: Fс = kυ. Скорость υ будет расти пока кулоновская сила Fк не станет равной силе сопротивления Fс: Еq = kυ. Откуда: , т.к. для данного раствора k = const и q = const. Отношение

называется подвижностью ионов, которая представляет среднюю

скорость дрейфа заряженных частиц в поле с напряженностью 1 В/м). [b] = м 2 / (В·с). Подвижность ионов b зависит от их природы, свойств растворителя и температуры. При комнатной температуре для водных растворов подвижность по порядку величины равна 10 -8 – 10 -7 м 2 /В∙с.

Для установившегося движения, в соответствии с (5) и учетом (20) плотность тока в электролите будет:

Величина в скобках не зависит от напряженности поля – Е. Это значит, ток в электролитах подчиняется закону Ома. Если каждая молекула диссоциирует на два иона, то

представляет собой электропроводность электролита. Как видно из выражения (23), проводимость электролитов растет с повышением температуры, т.к. при этом увеличивается коэффициент диссоциации и подвижность ионов. Зависимость γ от концентрации довольно сложная (рис.): Для слабых растворов, когда α ≈ 1, γ растет пропорционально с. В дальнейшем с увеличением концентрации коэффициент диссоциации α убывает, поэтому рост проводимости замедляется, а затем даже начинает уменьшаться.

Электрофорез – направленное движение заряженных частиц (ионов, капелек жидкости, взвешенных и коллоидных части) под воздействием электрического поля в какой-то среде. Скорость упорядоченного движения при электрофорезе определяется уравнением Смолуховского:

где ε – диэлектрическая проницаемость среды, Е – напряженность электрического поля, η – вязкость среды, ξ – электрокинетический (дзета) потенциал. (Более подробно материал изложен в лабораторной работе «Электрофорез»)

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Электролитическая диссоциация (диссоциация молекул в электролитах). Сольватация, гидратация, молизация

Свободными носите­лями заряда в металлах, которые могут со­здавать электрический ток, являются элект­роны. Электронную проводимость имеет так­же вакуум, где свободные носители заряда получаются вследствие какого-нибудь вида эмиссии, например термоэлектронной. Ка­кова же природа проводимости электро­литов?

Проводники, при прохождении тока в которых не происходят никакие химические преобразования, называются проводниками первого рода.

Проводники первого рода — это металлы, вакуумные при­боры, полупроводники с электронной про­водимостью.

Про­водники второго рода — вещества, при прохож­дении тока в которых происходят хими­ческие преобразования.

Про­водники второго рода — это электролиты, ионные полупроводники. Свободными но­сителями зарядов в электролитах, образу­ющих ток, являются положительно и от­рицательно заряженные ионы.

Ионы в электролитах получаются вслед­ствие явления электролитической диссоциа­ции — распад на ионы молекул электроли­тов при растворении их в полярном раство­рителе (молекулы таких растворителей — полярные), например в воде.

Электролиты — химические ве­щества или их системы, про­хождение электрического тока в которых обусловлено пере­движением ионов. Электроли­ты бывают твердые (йодистое серебро — Agj), жидкие (раст­воры солей, кислот, щелочей в воде и неводных растворите­лях) и расплавленные (NaOH — гидроксид натрия, MgCl2 — хлорид магния и др.).

Рассмотрим распад молекулы NaCl при растворении в воде. Молекула соли является полярной, она состоит из положительно заряженного иона натрия и отрицательно заряженного иона хлора (рис. 7.14). Эту мо­лекулу как будто облепляют также поляр­ные молекулы растворителя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *