-->
|
|
|
Ãëàâà 16. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàçëè÷íûõ ñðåäàõ § 113. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â æèäêîñòÿõ. Çàêîí ýëåêòðîëèçàÊàêîâû íîñèòåëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â âàêóóìå? Êàêîâ õàðàêòåð èõ äâèæåíèÿ? Æèäêîñòè, êàê è òâ¸ðäûå òåëà, ìîãóò áûòü äèýëåêòðèêàìè, ïðîâîäíèêàìè è ïîëóïðîâîäíèêàìè. Ê äèýëåêòðèêàì îòíîñèòñÿ äèñòèëëèðîâàííàÿ âîäà, ê ïðîâîäíèêàì — ðàñòâîðû è ðàñïëàâû ýëåêòðîëèòîâ: êèñëîò, ùåëî÷åé è ñîëåé. Æèäêèìè ïîëóïðîâîäíèêàìè ÿâëÿþòñÿ ðàñïëàâëåííûé ñåëåí, ðàñïëàâû ñóëüôèäîâ è äð. Ýëåêòðîëèòè÷åñêàÿ äèññîöèàöèÿ. Ïðè ðàñòâîðåíèè ýëåêòðîëèòîâ ïîä âëèÿíèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ïîëÿðíûõ ìîëåêóë âîäû ïðîèñõîäèò ðàñïàä ìîëåêóë ýëåêòðîëèòîâ íà èîíû.
Ñòåïåíü äèññîöèàöèè çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû, êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðà è ýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ ðàñòâîðèòåëÿ.
Èîíû ðàçíûõ çíàêîâ ïðè âñòðå÷å ìîãóò ñíîâà îáúåäèíèòüñÿ â íåéòðàëüíûå ìîëåêóëû. Ïðè íåèçìåííûõ óñëîâèÿõ â ðàñòâîðå óñòàíàâëèâàåòñÿ äèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå, ïðè êîòîðîì ÷èñëî ìîëåêóë, ðàñïàäàþùèõñÿ çà ñåêóíäó íà èîíû, ðàâíî ÷èñëó ïàð èîíîâ, êîòîðûå çà òî æå âðåìÿ âíîâü îáúåäèíÿþòñÿ â íåéòðàëüíûå ìîëåêóëû. Èîííàÿ ïðîâîäèìîñòü.
Åñëè ñîñóä ñ ðàñòâîðîì ýëåêòðîëèòà âêëþ÷èòü â ýëåêòðè÷åñêóþ öåïü, òî îòðèöàòåëüíûå èîíû íà÷íóò äâèãàòüñÿ ê ïîëîæèòåëüíîìó ýëåêòðîäó — àíîäó, à ïîëîæèòåëüíûå — ê îòðèöàòåëüíîìó — êàòîäó.  ðåçóëüòàòå ïî öåïè ïîéä¸ò ýëåêòðè÷åñêèé òîê.
Æèäêîñòè ìîãóò îáëàäàòü è ýëåêòðîííîé ïðîâîäèìîñòüþ. Òàêîé ïðîâîäèìîñòüþ îáëàäàþò, íàïðèìåð, æèäêèå ìåòàëëû. Ýëåêòðîëèç. Ïðè èîííîé ïðîâîäèìîñòè ïðîõîæäåíèå òîêà ñâÿçàíî ñ ïåðåíîñîì âåùåñòâà. Íà ýëåêòðîäàõ ïðîèñõîäèò âûäåëåíèå âåùåñòâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ýëåêòðîëèòîâ. Íà àíîäå îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå èîíû îòäàþò ñâîè ëèøíèå ýëåêòðîíû (â õèìèè ýòî íàçûâàåòñÿ îêèñëèòåëüíîé ðåàêöèåé), à íà êàòîäå ïîëîæèòåëüíûå èîíû ïîëó÷àþò íåäîñòàþùèå ýëåêòðîíû (âîññòàíîâèòåëüíàÿ ðåàêöèÿ).
Îò ÷åãî çàâèñèò ìàññà âåùåñòâà, âûäåëÿþùåãîñÿ çà îïðåäåë¸ííîå âðåìÿ? Î÷åâèäíî, ÷òî ìàññà m âûäåëèâøåãîñÿ âåùåñòâà ðàâíà ïðîèçâåäåíèþ ìàññû m0i îäíîãî èîíà íà ÷èñëî Ni èîíîâ, äîñòèãøèõ ýëåêòðîäà çà âðåìÿ Δt: m = m0iNi. (16.3) Ìàññà èîíà m0i ðàâíà:
ãäå Ì — ìîëÿðíàÿ (èëè àòîìíàÿ) ìàññà âåùåñòâà, a NA — ïîñòîÿííàÿ Àâîãàäðî, ò. å. ÷èñëî èîíîâ â îäíîì ìîëå. ×èñëî èîíîâ, äîñòèãøèõ ýëåêòðîäà, ðàâíî:
ãäå Δq = IΔt — çàðÿä, ïðîøåäøèé ÷åðåç ýëåêòðîëèò çà âðåìÿ Δt; q0i — çàðÿä èîíà, êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ âàëåíòíîñòüþ n àòîìà: q0i = ïå (å — ýëåìåíòàðíûé çàðÿä). Ïðè äèññîöèàöèè ìîëåêóë, íàïðèìåð ÊÂr, ñîñòîÿùèõ èç îäíîâàëåíòíûõ àòîìîâ (n = 1), âîçíèêàþò èîíû Ê+ è Âr-. Äèññîöèàöèÿ ìîëåêóë ìåäíîãî êóïîðîñà âåä¸ò ê ïîÿâëåíèþ äâóõçàðÿäíûõ èîíîâ Ñè2+ è SO2-4 (n = 2). Ïîäñòàâëÿÿ â ôîðìóëó (16.3) âûðàæåíèÿ (16.4) è (16.5) è ó÷èòûâàÿ, ÷òî Δq = IΔt, a q0i = nå, ïîëó÷àåì
|
|
|