Электрический ток в жидкостях

Электрический ток в жидкостях

Урок изучения нового материала

.

Домашнее задание

• § 113 (учебник физики 10 класс, Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Соцкий, М. Просвещение, 2016)
• ЕГЭ с. 379 устно
• Задачи для самостоятельного решения № 8, 9 с. 388 решить

По электрическим свойствам все жидкости можно разделить на 2 группы

ПРОВОДЯЩИЕ

НЕПРОВОДЯЩИЕ

Содержащие свободные заряженные частицы - электролиты

Не содержащие свободные заряженные частицы - неэлектролиты

К ним относятся дистиллированная вода, спирт, минеральное масло, растворы сахара, спирта, глюкозы

К ним относятся водные растворы и расплавы солей, кислот, оснований

Проводимость разных веществ

Электролитическая диссоциация

Na Cl

NaCl  Na + + Cl -

поваренная соль

При диссоциации ионы металлов и водорода всегда заряжены положительно, а ионы кислотных радикалов и группы ОН - отрицательно

Cl -

Na +

Электролитической диссоциацией называется распад нейтральных молекул вещества в растворителе на + и - ионы

Электролитическая диссоциация

Электролиты обладают ионной проводимостью.

Степень диссоциации – отношение числа молекул, диссоциировавших на ионы, к общему количеству молекул данного вещества.

Рекомбинация – процесс объединения ионов разных знаков в нейтральные молекулы.

В установившемся режиме между процессами ионизации и рекомбинации сохраняется динамическое равновесие .

Интенсивность электролитической диссоциации зависит:

• 1.От температуры раствора.
• 2.От концентрации раствора.
• 3.От рода раствора (его диэлектрической проницаемости)

Электролиз

Ионы в электролите движутся хаотично, но при создании электрического поля характер движения становится упорядоченным: положительные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательные ионы (анионы) движутся к аноду

+ (анод)

- (катод)

Электрический ток в электролитах представляет собой упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов

+

+

-

-

-

+

+

-

Электролиз

Рассмотрим, что происходит, когда ионы достигают электродов (на примере С uCl 2 )

CuCl 2  Cu 2 + + 2 Cl -

На катоде:

Положительные ионы меди, подходя к катоду, получают недостающий электрон, восстанавливаясь до металлического натрия

- (катод)

Катион

восстановительная

реакция

Cu 2 + + 2 е  Cu 0

+

В процессе протекания тока через электролит на катоде происходит оседание слоя меди – электролиз раствора С uCl 2

Cu 2 +

+

Cu 2 +

Электролиз

Ионы С l - , подходя к аноду, отдают ему лишни q электрон, который через источник тока поступает на катод и присоединяются к положительным ионам натрия

На аноде:

+ (анод)

Анион

-

окислительная реакция

2Cl - - 2 е  Cl 2

Cl -

-

В процессе протекания тока через электролит на аноде происходит выделение газа хлора – электролиз раствора С uCl 2

Cl -

Электролиз

• При ионной проводимости прохождение тока связано с переносом вещества.
• Выделение вещества на электродах вследствие окислительно – восстановительных реакций при прохождении тока через электролит называется электролизом

Явление электролиза было открыто в 1800 г английскими физиками Вильямом Никольсом и Антони Карлейлем .

У.Никольс

А.Карлейль

Закон Ома для электролитов

• Закон Ома справедлив при неизменной концентрации раствора и температуре.
• Сопротивление растворов электролитов

уменьшается с повышением температуры (При t возрастает степень диссоциации, то есть возрастает концентрация ионов. Сила тока в электролите возрастает, сопротивление уменьшается )

R

Сопротивление

растворов электролитов

t

Законы электролиза

Этот закон был открыт опытным путем в 1833 году английским ученым Майклом Фарадеем.

Закон Фарадея

Масса вещества, выделившегося на электроде, при прохождении тока пропорциональна силе тока и времени

1791 - 1867

К – электрохимический эквивалент вещества

Электрохимический эквивалент вещества

• Электрохимический эквивалент вещества зависит от рода вещества (от молярной массы вещества «М» и валентности « n »)
• Физический смысл k – численно равен массе вещества, выделившегося на электроде при прохождении через электролит заряда в 1 Кл.
• Физический смысл k – численно равен отношению массы иона к его заряду

Определение заряда электрона с помощью электролиза

• Зная массу выделившегося вещества при прохождении заряда, молярную массу, валентность атомов и постоянную Авогадро можно найти значение модуля заряда электрона.

• е=1,6 · 10 -19 Кл

Постоянная Фарадея

F = 9,65•10 4 Кл/моль

• Физический смысл: F – численно равна заряду, который надо пропустить через раствор электролита, чтобы выделить на электроде 1 моль одновалентного вещества.

Применение электролиза

• Гальваностегия – декоративное или антикоррозийное покрытие металлических изделий тонким слоем другого металла (никелирование, хромирование, омеднение, золочение, серебрение)

Применение электролиза

• Гальванопластика – электролитическое изготовление металлических копий, рельефных предметов
• Точность копирования формы предмета очень высокая, т.к. процесс идет на ионном (молекулярном) уровне

Применение электролиза

• Гальванотехника - это отрасль прикладной электрохимии.
• Основателем гальванотехники и ее широчайшего применения является Борис Семенович Якоби , который в 1836 году изобрел гальванопластику.

(1801 – 1874)

Применение электролиза

• Электрометаллургия – получение чистых металлов ( Al , Na , Mg , Be ) при электролизе расплавленных руд

Применение электролиза

• Рафинирование металлов – очистка металлов от примесей с помощью электролиза, когда неочищенный металл является анодом, а на катоде оседает очищенный.

При плотности тока 0,3 А/дм 2 процесс идет несколько дней

Применение электролиза

• Получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование);
• Электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка);
• Электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.);
• Очистка воды - удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной);
• Электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.).