Электрический ток в электролитах.

Контактные явления

Электролиз

Электролиты - это вещества, которые в растворах распадаются на ионы. Распад молекул растворенного вещества на ионы в результате взаимодействия с молекулами растворителя называется электролитической диссоциацией. Пусть какое-либо вещество, молекулы которого образованы за счет ионной связи, например, , растворено в воде. Полярные молекулы воды, обладающие большим дипольным моментом, своим электрическим полем настолько ослабляют связь ионов  и , что в результате какого-либо случайного соударения молекула  может распасться (диссоциировать) на ионы  и  (рис. 11.1). Вместе с тем, возможны и обратные процессы, когда ионы  и  воссоединяются в нейтральную молекулу. Степень диссоциации растворенного вещества оценивается с помощью коэффициента диссоциации, определяемого по следующей формуле:

,

 

где  - число молекул, распавшихся на ионы,  - число молекул, помещенных в раствор.

Рис. 11.1

 

Поместим в раствор электролита (например, раствор  в воде) два электрода, к которым приложено постоянное электрическое напряжение (рис. 11.2). Под действием электрического поля положительно заряженные ионы (катионы)  и  движутся к катоду "–", а отрицательные ионы (анионы)  и  к аноду "+". Достигая анода, ионы хлора отдают ему свой электрон и превращаются в атомы хлора. Часть атомов хлора соединяются в молекулы и выделяются в виде пузырьков газа. Положительные ионы натрия и водорода, напротив, движутся к катоду. Ионы водорода заимствуют от катода по одному электрону, становятся атомами водорода и затем, образовав молекулу, выделяются в виде пузырьков на электроде. В свою очередь, ионы натрия взаимодействуют с водой с образованием едкой щелочи.

Рис. 11.2

 

Запишем уравнения соответствующих реакций:

 

, ;

на катоде: ;

на аноде: .

 

Процесс выделения веществ, входящих в состав электролита, в результате прохождения по нему электрического тока называется электролизом.

Следует отметить, что, выделяющийся на катоде водород способен посылать свои ионы обратно в раствор, отчего в цепи между электродами возникает дополнительная разность потенциалов, направленная противоположно внешнему приложенному напряжению. Данное явление получило название электрохимической поляризации. Для устранения влияния электрохимической поляризации используют неполяризующиеся электроды, изготовленные из металла, погруженного в раствор, который образует ион металла того же металла (например, в раствор соли того же металла).