Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ёлектрический ток в электролитах и расплавах




 

≈сли в электролит или расплав ввести две твердотельных пластинки (электроды) и подать на них напр€жение, то возникает электрический ток, который создаЄтс€ направленным движением ионов. ƒостигнув соответствующих электродов, ионы отдают или приобретают электроны и превращаютс€ в нейтральные атомы или молекулы. ¬ результате химических реакций вторичные продукты либо оседают на электродах, либо переход€т в раствор. явление осаждени€ составных частей электролита на электродах получило название электролиза. ћатериалы, в которых при прохождении тока происход€т химические превращени€, относ€тс€ к проводникам второго рода. “.е. электролиты и расплавы это проводники второго рода.

 оличественно электролиз описываетс€ законами ‘араде€:

 

, , (19)

где m Ц масса осевшего на электроде вещества, k Ц его электрохимический эквивалент, i = f(t) Ц сила тока, t Ц врем€ его протекани€, F Ц число ‘араде€ (F = 96,497∙106  л/моль.), ћ Ц мол€рна€ масса вещества, z Ц валентность, F/z Ц называетс€ химическим эквивалентом вещества.

≈сли величина тока I в процессе электролиза не мен€етс€, то (18) принимает вид:

(20)

»оны, как носители электрического зар€да в электролитах, образуютс€ в растворах солей, щелочей или кислот в воде и некоторых других жидкост€х в результате электролитической диссоциации.

¬ растворе кажда€ пол€рна€ молекула растворенного вещества окружена дипольными молекулами растворител€. ѕричем к положительно зар€женной части молекулы растворенного вещества молекулы растворител€ повернуты своими Ђотрицательнымиї концами, а к отрицательно зар€женной соответственно Ђположительнымиї. Ёто ослабл€ет силы электростатического прит€жени€ ионов, образующих молекулу растворенного вещества. ¬ результате теплового движени€ может произойти разрыв св€зи. ќбразующиес€ ионы (анионы и катионы) начинают странствовать по раствору. ѕри сближении на достаточно малое рассто€ние анион и катион могут снова соединитс€. Ётот процесс называетс€ рекомбинаци€ (или молизаци€). ¬ растворе процессы диссоциации и рекомбинации идут параллельно. ¬ конечном итоге в растворе при посто€нных внешних услови€х устанавливаетс€ динамическое равновесие. Ётому состо€нию соответствует определенна€ степень диссоциации, которую прин€то характеризовать коэффициентом диссоциации Ц α, который показывает долю распавшихс€ молекул растворенного вещества Ц α = n' / n0, где n0 Ц концентраци€ растворЄнного вещества, n' Ц концентраци€ распавшихс€ молекул.

ѕри невысоких температурах ионы бывают окружены облепившими их ионами растворител€. Ёто €вление получило название сольватации (дл€ водных растворов Ц гидратации), а сам комплекс из иона и удерживаемой его силовым полем оболочки из молекул растворител€ называют сольватом.

–ассмотрим механизм электролитической проводимости. ѕри наложении электрического пол€ на электролит на каждый ион будет действовать кулоновска€ сила Fк = ≈q, котора€ вызовет ускоренное упор€доченное движение. »оны, а тем более сольваты, из-за своих раз-меров испытывают при движении сопротивление пропорциональное скорости упор€доченного движени€ Ц υ: Fс = kυ. —корость υ будет расти пока кулоновска€ сила Fк не станет равной силе сопротивлени€ Fс: ≈q = kυ. ќткуда: , т.к. дл€ данного раствора k = const и q = const. ќтношение

(21)

называетс€ подвижностью ионов, котора€ представл€ет среднюю

скорость дрейфа зар€женных частиц в поле с напр€женностью 1 ¬/м). [b] = м2 / (¬Јс). ѕодвижность ионов b зависит от их природы, свойств растворител€ и температуры. ѕри комнатной температуре дл€ водных растворов подвижность по пор€дку величины равна 10-8 Ц 10-7 м2/¬∙с.

ƒл€ установившегос€ движени€, в соответствии с (5) и учетом (20) плотность тока в электролите будет:

 

j = (n+ q+ b+ + n- q- b-)≈ (22)

 

¬еличина в скобках не зависит от напр€женности пол€ Ц ≈. Ёто значит, ток в электролитах подчин€етс€ закону ќма. ≈сли кажда€ молекула диссоциирует на два иона, то

j = αnq(b+ + b-)≈. (23)

 

¬ыражение

γ = αnq(b+ + b-) (24)

представл€ет собой электропроводность электролита.  ак видно из выражени€ (23), проводимость электролитов растет с повышением температуры, т.к. при этом увеличиваетс€ коэффициент диссоциации и подвижность ионов. «ависимость γ от концентрации довольно сложна€ (рис.): ƒл€ слабых растворов, когда α ≈ 1, γ растет пропорционально с. ¬ дальнейшем с увеличением концентрации коэффициент диссоциации α убывает, поэтому рост проводимости замедл€етс€, а затем даже начинает уменьшатьс€.

Ёлектрофорез Ц направленное движение зар€женных частиц (ионов, капелек жидкости, взвешенных и коллоидных части) под воздействием электрического пол€ в какой-то среде. —корость упор€доченного движени€ при электрофорезе определ€етс€ уравнением —молуховского:

, (25)

где ε Ц диэлектрическа€ проницаемость среды, ≈ Ц напр€женность электрического пол€, η Ц в€зкость среды, ξ Ц электрокинетический (дзета) потенциал. (Ѕолее подробно материал изложен в лабораторной работе ЂЁлектрофорезї)

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-09-20; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1058 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ѕутерброд по-студенчески - кусок черного хлеба, а на него кусок белого. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

2216 - | 2154 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.007 с.