Лекция 16

Электролиты, как и металлы, относятся к проводникам. Иногда металлы называют проводниками первого рода, а электролиты – второго рода. Будем рассматривать жидкие электролиты.

2.Электролиз

Определение: Совокупность электрохимических процессов происходящих при протекании электрического тока через электроды, погруженные в электролит, называется электролизом

Как правило, электролиз сопровождается химическими реакциями и выделением веществ на электродах.

В данной ситуации происходит разложение воды на молекулярные кислород и водород, а количество H₂SO₄ остается неизменным.

Считается, что для электролита закон Ома выполняется. Однако для всей цепи закон Ома не выполняется из-за скачков потенциала на электродах.

3.Законы электролиза

Они были установлены Фарадеем в 1833 году.

Первый закон электролиза: Масса вещества, выделяющегося на электроде пропорциональна заряду, прошедшему через электролит.

где k – электрохимический эквивалент.

Вещество
Водород	0,1045
Кислород	0,6293
Медь	3,24
Серебро	11,18

Определение: Химическим эквивалентом вещества называется отношение его молярной массы к его валентности

Второй закон электролиза: Электрохимический эквивалент вещества пропорционален его химическому эквиваленту.

где F – постоянная Фарадея.

Часто первый и второй законы объединяют в один, который называют обобщенным законом электролиза.

Фарадей эти законы установил экспериментально. Однако их можно получить и теоретически.

По смыслу F – это заряд моля одновалентного вещества.

Заряд частицы-носителя тока пропорционален небольшому целому числу.

Так как постоянные Фарадея и Авогадро могут быть определены из эксперимента, то можно определить минимальный электрический заряд. Поэтому предположение о дискретности заряда было высказано задолго до Миликкена, а именно в 1881 году Гельмгольцем и Стонеем. Они же и определили его, правда, весьма приблизительно.

4.Электролитическая диссоциация

На первый взгляд должно казаться, что заряженные ионы появляются в электролите под действием электрического поля. Однако закон Джоуля – Ленца опровергает это предположение, т.к. все работа электрического тока полностью переходит в тепло, не оставляя энергии необходимой для ионизации молекул. Следовательно, нужно предположить, что распад молекулы на ионы происходит под действием растворителя. Эта гипотеза лежит в основе теории электролитической диссоциации Клаузиуса – Аррениуса. Рассмотрим это на примере водного раствора поваренной соли.

В результате взаимодействия, связь в молекуле вещества ослабевает, и она может распасться. Косвенным доказательством этого может служить то, что степень диссоциации зависит от диэлектрической проницаемости растворителя. Так водный раствор () соли проводит ток достаточно хорошо. Спиртовой раствор () проводит ток значительно хуже. Существование диссоциации можно показать и экспериментально.

Степень диссоциации характеризуется коэффициентом диссоциации, который равен

где n^* -число продиссоциировавших молекул;

n₀ – исходное число молекул.

5.Подвижность ионов

Как ранее отмечалось, заряженные частицы при протекании тока движутся с постоянной скоростью. Следовательно, на них действует сила сопротивления.

b – подвижность ионов.

Ион
H⁺	+ 3,263
K⁺	+ 0,609
OH^–	– 1,802
Cl^–	– 0,667

6.Закон Оствальда.

Количество актов диссоциации пропорционально числу нераспавшихся молекул.

Акты диссоциации пропорциональны:

Наоборот, количество актов рекомбинации пропорционально числу тех, что продиссоциированы.

Акты рекомбинации пропорциональны: .

При равновесии они равны. Следовательно,

Если , то правая часть стремится к бесконечности.

В слабом растворе степень диссоциации практически равна единице.

7.Закон Ома для электролита

Таким образом, можно говорить, что электролиты подчиняются закону Ома, но с непостоянной проводимостью, т.к. степень диссоциации и подвижности сильно зависят от температуры и от электрического поля.