Т. Электролиз

Электрический ток в растворах и расплавах электролитов

Как и твердые тела, жидкости могут быть диэлектриками и проводниками. Дистиллированная вода, например, — диэлектрик, а небольшое количество соли, добавленной в дистиллированную воду, делает ее проводником электрического тока — электролитом.

Электролитами называются растворы и расплавы солей, оснований и кислот, являющиеся проводниками электрического тока.

Заряженные частицы, обеспечивающие существование электрического тока в электролитах, образуются в результате электролитической диссоциации — распада молекул растворяемого вещества на ионы под действием молекул растворителя. Так, например, при растворении в воде соли сульфата меди молекула CuSO₄ диссоциирует на два иона: Cu²⁺ и SO₄^2-:

\(~CuSO_4 \leftrightarrows Cu^{2+} + SO_4^{2-}.\)

При этом положительно заряженными оказываются ионы металлов, а отрицательно заряженными — либо кислотные остатки, либо гидроксильная группа.

При отсутствии внешнего электрического поля ионы вместе с нераспавшимися молекулами находятся в тепловом хаотическом движении. Ионы противоположного знака при встрече вновь могут образовать нейтральную молекулу. Этот процесс называется рекомбинацией ионов (процесс, обратный диссоциации). Между процессами рекомбинации и диссоциации устанавливается динамическое (подвижное) равновесие, при котором определенная часть молекул растворяемого вещества находится в диссоциированном состоянии. Степень диссоциации α определяется отношением числа распавшихся на ионы молекул к их общему числу.

Рис. 1

При помещении в электролит двух электродов, присоединенных к различным полюсам источника тока (рис. 1), на хаотическое движение ионов накладывается их упорядоченное движение к соответствующим электродам: положительных ионов к катоду (отрицательно заряженный электрод) и отрицательных ионов — к аноду (положительно заряженный электрод), и в электролите возникнет электрический ток, представляющий собой два потока ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Таким образом, характер проводимости электролитов — ионный.

Для электролитов также справедлив закон Ома без учета поляризации электролитов\[~I = \frac UR\] и закон Джоуля—Ленца\[~Q = I^2Rt\].

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 282-283.