Az úgynevezett elektromos áram meghatározása folyadékokban. Elektromos áram folyadékokban: eredete, mennyiségi és minőségi jellemzői

A vezető folyadékok közé tartoznak az elektrolitok olvadékai és oldatai, pl. sók, savak és lúgok.

Amikor az elektrolitokat vízben oldjuk, molekuláik ionokká bomlanak. elektrolitikus disszociáció. A disszociáció mértéke, i.e. Az oldott anyagban ionokra bomlott molekulák aránya a hőmérséklettől, az oldat koncentrációjától és az oldószer elektromos tulajdonságaitól függ. A hőmérséklet emelkedésével nő a disszociáció mértéke, és ennek következtében nő a pozitív és negatív töltésű ionok koncentrációja. Amikor a különböző előjelű ionok találkoznak, újra semleges molekulákká egyesülhetnek. Ezt a folyamatot rekombinációnak nevezik. Állandó körülmények között az oldatban dinamikus egyensúly jön létre, amelyben a másodpercenként ionokká széteső molekulák száma megegyezik azon ionpárok számával, amelyek egyidejűleg semleges molekulákká rekombinálódnak.

Így a vezető folyadékokban a szabad töltéshordozók pozitív és negatív ionok. Ha egy áramforráshoz csatlakoztatott elektródákat helyeznek a folyadékba, ezek az ionok elkezdenek mozogni. Az egyik elektróda az áramforrás negatív pólusához csatlakozik - katódnak hívják - a másik a pozitív pólushoz - az anódhoz. Áramforráshoz csatlakoztatva az elektrolitoldatban lévő ionok elkezdik a negatív ionokat a pozitív elektród (anód) felé, a pozitív ionokat pedig a negatív elektród (katód) felé mozgatni. Vagyis elektromos áram jön létre. A folyadékok ilyen vezetőképességét ionosnak nevezik, mivel a töltéshordozók ionok.

Amikor az áram áthalad egy elektrolitoldaton, az elektródákon egy anyag szabadul fel, ami a redox reakciókhoz kapcsolódik. Az anódnál a negatív töltésű ionok adják fel extra elektronjaikat (oxidációs reakció), a katódon pedig a pozitív ionok veszik fel a hiányzó elektronokat (redukciós reakció). Ezt a folyamatot elektrolízisnek nevezik.

Az elektrolízis során az elektródákon anyag szabadul fel. A felszabaduló m anyag tömegének az áramerősségtől, az áram áthaladásának idejétől és magától az anyagtól való függését M. Faraday állapította meg. Ez a törvény elméletileg beszerezhető. Tehát a felszabaduló anyag tömege egyenlő egy m i ion tömegének azon N i ionok számával, amelyek a Dt idő alatt elérték az elektródát. Az ion tömege az anyagmennyiség képlete szerint m i =M/N a, ahol M az anyag moláris tömege, N a az Avogadro-állandó. Az elektródát elérő ionok száma N i =Dq/qi, ahol Dq az a töltés, amely a Dt idő alatt áthaladt az elektroliton (Dq=I*Dt), qi az ion töltése, amelyet meghatározunk. az atom vegyértékével (q i = n*e, ahol n – az atom vegyértéke, e – elemi töltés). Ha ezeket a képleteket behelyettesítjük, azt kapjuk, hogy m=M/(neN a)*IDt. Ha k-val (arányossági együttható) =M/(neN a) jelöljük, akkor m=kIDt-t kapunk. Ez Faraday első törvényének – az elektrolízis egyik törvényének – matematikai ábrázolása. Az elektromos áram áthaladása során a Dt idő alatt az elektródán felszabaduló anyag tömege arányos az áramerősséggel és ezzel az időtartammal. A k értéket egy adott anyag elektrokémiai ekvivalensének nevezzük, amely számszerűen megegyezik az elektródákon felszabaduló anyag tömegével, amikor 1 C-os töltésű ionok átadják. [k] = 1 kg/Cl. k = M/(neN a) = 1/F*M/n, ahol F Faraday állandója. F=eNa=9,65*104 C/mol. A levezetett k=(1/F)*(M/n) képlet Faraday második törvénye.

Az elektrolízist széles körben alkalmazzák a technológiában különféle célokra, például az egyik fém felületének egy másik vékony réteggel való bevonására (nikkelezés, krómozás, rézbevonat stb.). Ha biztosítja az elektrolitikus bevonat megfelelő leválását a felületről, beszerezheti a felület topográfiájának másolatát. Ezt a folyamatot galvanizálásnak nevezik. Az elektrolízist a fémek szennyeződésektől való megtisztítására is használják, például az ércből nyert nyers réz vastag lapjait fürdőbe helyezik anódként. Az elektrolízis folyamata során a réz feloldódik, a szennyeződések az aljára hullanak, és a tiszta réz leüleped a katódon. Az elektronikus áramköri lapokat elektrolízissel is gyártják. A dielektrikumra vékony, összetett mintázatú összekötő vezetékeket ragasztanak, majd a lemezt elektrolitba helyezik, ahol a rézréteg festékkel nem borított részeit lemarják. Ezt követően a festéket lemossák, és a mikroáramkör részletei megjelennek a táblán.

Az a tény, hogy a folyadékok tökéletesen vezetnek elektromos energia, abszolút mindenki tudja. És az is köztudott, hogy típusuk szerint minden vezető több alcsoportra oszlik. Cikkünkben azt javasoljuk, hogy vizsgáljuk meg az elektromos áramot folyadékokban, fémekben és más félvezetőkben, valamint az elektrolízis törvényeit és típusait.

Elektrolízis elmélet

Hogy könnyebb legyen megérteni, miről beszélünk, azt javasoljuk, hogy az elmélettel kezdjük, ha az elektromos töltést egyfajta folyadéknak tekintjük, már több mint 200 éve ismert. A töltések egyedi elektronokból állnak, de ezek olyan kicsik, hogy minden nagy töltés folyamatos folyadékáramlásként viselkedik.

A szilárd testekhez hasonlóan a folyékony vezetők is három típusúak lehetnek:

• félvezetők (szelén, szulfidok és mások);
• dielektrikumok (lúgos oldatok, sók és savak);
• vezetők (mondjuk plazmában).

Disszociációnak nevezzük azt a folyamatot, amelynek során az elektrolitok feloldódnak és az ionok szétesnek elektromos moláris tér hatására. Az viszont, hogy az ionokká bomló molekulák vagy az oldott anyagban bomlott ionok hány aránya teljes mértékben függ fizikai tulajdonságokés hőmérsékletek különböző vezetőkben és olvadékokban. Fontos megjegyezni, hogy az ionok rekombinálódhatnak vagy újra összeállhatnak. Ha a feltételek nem változnak, akkor a bomlott és a kombinált ionok száma egyformán arányos lesz.

Az ionok energiát vezetnek az elektrolitokban, mert lehetnek pozitív és negatív töltésű részecskék is. Amikor a folyadékot (pontosabban a folyadékot tartalmazó edényt az áramforráshoz csatlakoztatják), a részecskék ellentétes töltések felé kezdenek mozogni (a pozitív ionok a katódokhoz, a negatív ionok pedig az anódokhoz vonzódnak). Ebben az esetben az energiát közvetlenül az ionok szállítják, ezért az ilyen típusú vezetőképességet ionosnak nevezik.

Az ilyen típusú vezetés során az áramot ionok viszik, és az elektródákon olyan anyagok szabadulnak fel, amelyek az elektrolitok alkotóelemei. Ha kémiai szempontból gondolkodunk, akkor oxidáció és redukció következik be. Így a gázokban és folyadékokban lévő elektromos áramot elektrolízissel szállítják.

A fizika törvényei és az áramerősség folyadékokban

Otthonunkban és berendezéseinkben az elektromosságot általában nem fémhuzalokon továbbítják. Egy fémben az elektronok atomról atomra mozoghatnak, és így negatív töltést hordozhatnak.

Folyadékként formában adják elektromos feszültség feszültségként ismert, volt mértékegységben kifejezve, Alessandro Volta olasz tudósról nevezték el.

Videó: Elektromos áram folyadékokban: teljes elmélet

Ezenkívül az elektromos áram a nagyfeszültségről az alacsony feszültségre folyik, és mértékegysége amper, amelyet Andre-Marie Ampere-ről neveztek el. És az elmélet és a képlet szerint, ha növeli a feszültséget, akkor az erőssége is arányosan nő. Ezt az összefüggést Ohm törvényének nevezik. Példaként az alábbiakban látható a virtuális amper karakterisztika.

ábra: áram kontra feszültség

Az Ohm törvénye (további részletekkel a huzal hosszával és vastagságával kapcsolatban) jellemzően az egyik első dolog, amit a fizikaórákon tanítanak, ezért sok diák és tanár a fizika alaptörvényeként kezeli a gázok és folyadékok elektromos áramát.

Ahhoz, hogy a töltések mozgását a saját szemével lássa, elő kell készítenie egy lombikot sós vízzel, lapos téglalap alakú elektródákkal és áramforrásokkal, ampermérő telepítésére is szüksége lesz, amellyel az energiát vezetik táplálás az elektródákhoz.

Minta: Áram és só

A vezetőként működő lemezeket le kell engedni a folyadékba, és be kell kapcsolni a feszültséget. Ezt követően megkezdődik a részecskék kaotikus mozgása, de ugyanúgy, mint a felbukkanás után mágneses mező a vezetők között ez a folyamat leegyszerűsödik.

Amint az ionok elkezdenek töltést cserélni és egyesülni, az anódok katódokká, a katódok pedig anódokká válnak. De itt figyelembe kell venni elektromos ellenállás. Természetesen az elméleti görbe fontos szerepet játszik, de a fő befolyásoló tényező a hőmérséklet és a disszociáció mértéke (attól függően, hogy melyik hordozót választjuk), valamint a választott hordozó. váltakozó áram vagy állandó. Ezt a kísérleti vizsgálatot befejezve észreveheti, hogy a szilárd testeken (fémlemezeken) vékony sóréteg képződik.

Elektrolízis és vákuum

Az elektromos áram vákuumban és folyadékokban meglehetősen összetett kérdés. Az a tény, hogy az ilyen médiában teljesen nincsenek töltések a testekben, ami azt jelenti, hogy dielektrikum. Más szóval, az a célunk, hogy olyan feltételeket teremtsünk, hogy az elektronatom megkezdhesse mozgását.

Ehhez moduláris eszközt, vezetőket és fémlemezeket kell használnia, majd a fenti módszer szerint járjon el.

Vezetők és vákuum Az áram jellemzői vákuumban

Az elektrolízis alkalmazásai

Ezt a folyamatot az élet szinte minden területén alkalmazzák. Még a legalapvetőbb munkákhoz is néha elektromos áram beavatkozása szükséges a folyadékokba, mondjuk

Ezzel az egyszerű eljárással a szilárd testeket vékony fémréteggel vonják be, például nikkel- vagy krómozással. ez az egyik lehetséges módjai a korróziós folyamatok elleni küzdelem. Hasonló technológiákat használnak transzformátorok, mérőórák és egyéb elektromos eszközök gyártása során.

Reméljük, hogy indoklásunk választ adott minden olyan kérdésre, amely a folyadékok elektromos áramának vizsgálata során felmerül. Ha jobb válaszokra van szüksége, javasoljuk, hogy látogassa meg a villanyszerelő fórumot, ahol ingyenesen adnak tanácsot.

« Fizika - 10. osztály"

Melyek az elektromos áram hordozói vákuumban?
Mi a mozgásuk természete?

A szilárd anyagokhoz hasonlóan a folyadékok dielektrikumok, vezetők és félvezetők lehetnek. A dielektrikumok közé tartozik a desztillált víz, a vezetők közé tartoznak az elektrolitok oldatai és olvadékai: savak, lúgok és sók. A folyékony félvezetők az olvadt szelén, az olvadt szulfidok stb.

Elektrolitikus disszociáció.

Az elektrolitok hatás alatti oldásakor elektromos mező A sarki vízmolekulák az elektrolit molekulákat ionokká bomlanak szét.

A molekulák ionokra bomlását a poláris vízmolekulák elektromos mezőjének hatására ún. elektrolitikus disszociáció.

A disszociáció mértéke- az oldott anyagban lévő, ionokra bomlott molekulák aránya.

A disszociáció mértéke függ a hőmérséklettől, az oldat koncentrációjától és az oldószer elektromos tulajdonságaitól.

A hőmérséklet emelkedésével nő a disszociáció mértéke, és ennek következtében nő a pozitív és negatív töltésű ionok koncentrációja.

Amikor a különböző előjelű ionok találkoznak, újra semleges molekulákká egyesülhetnek.

Állandó körülmények között az oldatban dinamikus egyensúly jön létre, amelyben a másodpercenként ionokká széteső molekulák száma megegyezik azon ionpárok számával, amelyek egyidejűleg semleges molekulákká rekombinálódnak.

Ionos vezetőképesség.

Töltőhordozók be vizes oldatok vagy az olvadt elektrolitok pozitív és negatív töltésű ionok.

Ha egy elektrolitoldatot tartalmazó edényt csatlakoztatunk egy elektromos áramkörhöz, akkor a negatív ionok a pozitív elektród - az anód, a pozitív ionok - a negatív - a katód felé kezdenek mozogni. Ennek eredményeként elektromos áram fog átfolyni az áramkörön.

Az elektrolitok vizes oldatainak vagy olvadékainak vezetőképességét, amelyet ionok hajtanak végre, ún ionvezetőképesség.

Elektrolízis. Az ionvezetésben az áram áthaladása az anyag átadásával jár. Az elektródáknál az elektrolitokat alkotó anyagok szabadulnak fel. Az anódnál a negatív töltésű ionok adják fel extra elektronjaikat (a kémiában ezt oxidációs reakciónak hívják), a katódon pedig a pozitív ionok a hiányzó elektronokat (redukciós reakció).

A folyadékok elektromos vezetőképességgel is rendelkezhetnek. Ilyen vezetőképességűek például a folyékony fémek.

A redoxreakciókkal összefüggő anyag felszabadulási folyamatát az elektródán ún elektrolízis.

Mi határozza meg egy bizonyos idő alatt felszabaduló anyag tömegét? Nyilvánvaló, hogy a felszabaduló anyag m tömege egyenlő egy ion m 0i tömegének szorzatával azon ionok N i számával, amelyek a Δt idő alatt elérték az elektródát:

m = m 0i N i. (16.3)

Az m 0i ion tömege egyenlő:

ahol M az anyag moláris (vagy atomtömege), N A pedig Avogadro-állandó, azaz az ionok száma egy mólban.

Az elektródát elérő ionok száma egyenlő

ahol Δq = IΔt az elektroliton áthaladó töltés a Δt idő alatt; q 0i az ion töltése, amelyet az atom n vegyértéke határoz meg: q 0i = ne (e az elemi töltés). A molekulák disszociációja során például a KBr, amely egyértékű atomokból áll (n = 1), K + és Br - ionok jelennek meg. A réz-szulfát molekulák disszociációja kétszeres töltésű Cu 2+ és SO 2- 4 ionok megjelenéséhez vezet (n = 2). A (16.4) és (16.5) kifejezéseket behelyettesítve a (16.3) képletbe, és figyelembe véve, hogy Δq = IΔt, a q 0i = ne, kapjuk

Faraday törvénye.

Jelöljük k-val az anyag m tömege és az elektroliton áthaladó Δq = IΔt töltés közötti arányossági együtthatót:

ahol F = eN A = 9,65 10 4 C/mol - Faraday állandó.

A k együttható az anyag természetétől függ (M és n értékei). A (16.6) képlet szerint megvan

m = kIΔt. (16,8)

Faraday elektrolízis törvénye:

Az elektródán felszabaduló anyag tömege a Δt idő alatt. amikor elektromos áram halad át, az arányos az áramerősséggel és az idővel.

Ezt az elméletileg kapott állítást először Faraday állapította meg kísérletileg.

A (16.8) képletben szereplő k mennyiséget nevezzük elektrokémiai ekvivalens ennek az anyagnak a mennyisége, és ebben van kifejezve kilogramm medálonként(kg/Cl).

A (16.8) képletből jól látható, hogy a k együttható számszerűen megegyezik az elektródákon felszabaduló anyag tömegével, amikor az ionok 1 C-nak megfelelő töltést adnak át.

Az elektrokémiai megfelelőnek egyszerű fizikai jelentése van. Mivel M/N A = m 0i és еn = q 0i, így a (16.7) képlet szerint k = rn 0i /q 0i, azaz k az ion tömegének és töltésének aránya.

Az m és Δq értékeinek mérésével meg lehet határozni a különböző anyagok elektrokémiai egyenértékeit.

Kísérletileg ellenőrizheti Faraday törvényének érvényességét. Szereljük össze a (16.25) ábrán látható telepítést. Mindhárom elektrolitfürdő ugyanabban az elektrolitoldatban van megtöltve, de a rajtuk áthaladó áramok eltérőek. Jelöljük az áramerősségeket I1, I2, I3-mal. Ekkor I 1 = I 2 + I 3. A különböző fürdőkben az elektródákra felszabaduló anyagok m 1, m 2, m 3 tömegének mérésével ellenőrizhető, hogy azok arányosak-e a megfelelő I 1, I 2, I 3 áramerősségekkel.

Elektrontöltés meghatározása.

Az elektródán felszabaduló anyag tömegére vonatkozó (16.6) képlet felhasználható az elektron töltésének meghatározására. Ebből a képletből az következik, hogy az elektrontöltés modulusa egyenlő:

Ismerve az IΔt töltés áthaladása során felszabaduló anyag m tömegét, moláris tömeg M, n atom vegyértéke és Avogadro állandó N A, az elektrontöltés modulusának értéke. Kiderül, hogy e = 1,6 10 -19 C.

Ily módon határozták meg először 1874-ben az elemi elektromos töltés értékét.

Az elektrolízis alkalmazása. Az elektrolízist széles körben használják a technológiában különféle célokra. Elektrolitikusan fedje be az egyik fém felületét egy másik fém vékony rétegével ( nikkelezés, krómozás, aranyozás stb.). Ez a tartós bevonat megvédi a felületet a korróziótól. Ha biztosítja az elektrolitikus bevonat jó leválását arról a felületről, amelyre a fémet lerakják (ezt például grafit felhordásával érik el), akkor másolatot kaphat a dombormű felületről.

A lehúzható bevonatok előállításának folyamata - elektrotípia- fejlesztette ki B. S. Jacobi (1801-1874) orosz tudós, aki 1836-ban ezzel a módszerrel készített üreges figurákat a szentpétervári Szent Izsák-székesegyház számára.

Korábban a nyomdaiparban mátrixokból (egy típus lenyomata egy műanyagon) domborzati felületről (sztereotípiák) készült másolatokat kaptak, amelyekhez a mátrixokra vastag vas- vagy más anyagréteg került. Ez lehetővé tette a készlet megfelelő példányszámú reprodukálását.

Elektrolízissel a fémeket megtisztítják a szennyeződésektől. Így az ércből nyert nyers rezet vastag lemezekké öntik, amelyeket aztán anódként fürdőbe helyeznek. Az elektrolízis során az anód reze feloldódik, az értékes és ritka fémeket tartalmazó szennyeződések az aljára hullanak, a katódra pedig a tiszta réz ülepedik.

Az olvadt bauxitból elektrolízissel alumíniumot nyernek. Ez az alumínium-előállítási módszer tette olcsóvá, és a vas mellett a legelterjedtebbé a technikában és a mindennapi életben.

Elektrolízissel elektronikus áramköri lapokat állítanak elő, amelyek minden elektronikai termék alapjául szolgálnak. A dielektrikumra vékony rézlemezt ragasztanak, amelyre speciális festékkel festik az összekötő vezetékek összetett mintáját. Ezután a lemezt elektrolitba helyezik, ahol a rézréteg festékkel nem borított részeit bemarják. Ezt követően a festéket lemossák, és a mikroáramkör részletei megjelennek a táblán.

Az elektromos áram eredete (az elektromos töltések mozgása) a megoldáson keresztül jelentősen eltér az elektromos töltések fémvezető mentén történő mozgásától.

A különbség elsősorban az, hogy az oldatokban a töltéshordozók nem elektronok, hanem ionok, azaz. maguk az atomok vagy molekulák, amelyek elvesztettek vagy nyertek egy vagy több elektront.

Természetesen ez a mozgás, így vagy úgy, maga az anyag tulajdonságainak megváltozásával jár.

Tekintsünk egy elektromos áramkört, amelynek eleme egy konyhasóoldattal ellátott edény, amelybe egy lemezről bármilyen alakú elektródát helyeznek. Áramforráshoz csatlakoztatva áram jelenik meg az áramkörben, amely a nehéz töltött részecskék - ionok - mozgását jelenti az oldatban. Az ionok megjelenése már az oldat két fő elemre - Na és Cl - kémiai bomlásának lehetőségét jelenti. A nátrium, miután elveszített egy elektront, egy pozitív töltésű ion, amely egy elektróda felé mozog, amely az áramforrás negatív pólusához, az elektromos áramkörhöz csatlakozik. Az elektront „bitorló” klór negatív ion.

A negatív klórionok az elektródára költöznek, amely az elektromos áramforrás pozitív pólusához csatlakozik. láncok.

A pozitív és negatív ionok képződése egy konyhasó molekula vizes oldatban történő spontán szétesése (elektrolitikus disszociáció) következtében következik be. Az ionok mozgását az oldatba merített elektródákra adott feszültség okozza. Az elektródákhoz érve az ionok elektronokat vesznek fel vagy adnak fel, Cl és Na molekulákat képezve. Hasonló jelenségek figyelhetők meg sok más anyag oldatában is. Ezeknek az anyagoknak a molekulái a konyhasó molekuláihoz hasonlóan ellentétes töltésű ionokból állnak, amelyekbe oldatokban szétesnek. A bomlott molekulák száma, pontosabban az ionok száma jellemzi az oldat elektromos ellenállását.

Hangsúlyozzuk még egyszer, hogy az elektromos áram eredete egy olyan áramkör mentén, amelynek az eleme megoldás, az elektromos áramkör ezen elemének anyagának elmozdulását, következésképpen annak megváltozását idézi elő. kémiai tulajdonságok, míg amikor elektromos áram áthalad egy fémvezetőn, a vezetőben nem történik változás.

Mi határozza meg az elektrolízis során felszabaduló anyag mennyiségét az elektródákon? Faraday először válaszolt erre a kérdésre. Faraday kísérletileg kimutatta, hogy a felszabaduló anyag tömege az áram erősségével és az áramlási idejével t arányban van összefüggésben (Faraday törvénye):

Az anyag elektrolízise során felszabaduló anyag tömege egyenesen arányos az elektroliton áthaladó elektromosság mennyiségével, és nem függ az anyag típusától eltérő okoktól.

Ez a minta a következő kísérletekkel ellenőrizhető. Öntsük ugyanazt az elektrolitot több fürdőbe, de eltérő koncentrációban. Engedjük le a különböző területek elektródáit a fürdőkbe, és helyezzük el a fürdőkben különböző távolságra. Kössük sorba az összes fürdőt, és engedjük át rajtuk az áramot. Ekkor nyilván ugyanannyi áram fog áthaladni mindegyik fürdőn. A kísérlet előtt és után lemérve a katódokat, azt találjuk, hogy minden katódon azonos mennyiségű anyag szabadult fel. Az összes fürdő párhuzamos csatlakoztatásával és áram átvezetésével ellenőrizheti, hogy a katódokon felszabaduló anyag mennyisége egyenesen arányos-e az egyes fürdőkön áthaladó elektromosság mennyiségével. Végül a különböző elektrolitokat tartalmazó fürdők sorba kapcsolásával könnyen megállapítható, hogy a felszabaduló anyag mennyisége az anyag típusától függ.

Az elektrolízis során felszabaduló anyag mennyiségének típusától való függését jellemző mennyiséget elektrokémiai ekvivalensnek nevezzük, és k betűvel jelöljük.

Az elektrolízis során felszabaduló anyag tömege az elektródán kisütt összes ion össztömege. Különböző sók elektrolízisnek alávetésével kísérletileg meg lehet határozni azt az elektromos áram mennyiségét, amelynek át kell haladnia az elektroliton ahhoz, hogy egy kilogramm - egy adott anyag egyenértéke - felszabaduljon. Faraday volt az első, aki ilyen kísérleteket végzett. Megállapította, hogy egy kilogramm felszabadulásához – az elektrolízis során bármilyen anyagnak megfelelő – ugyanannyi elektromosságra van szükség, ami 9,65 107 k.

Az elektrolízis során egy kilogramm egyenértéknyi anyag felszabadulásához szükséges villamos energia mennyiségét Faraday-számnak nevezzük, és F betűvel jelöljük:

F = 9,65·107 k.

Az elektrolitban az iont olyan oldószer (víz) molekulák veszik körül, amelyek jelentős dipólusmomentumokkal rendelkeznek. Egy ionnal kölcsönhatásba lépve a dipólmolekulák végükkel felé fordulnak, amelyek töltése ellentétes az ion töltésével, ezért az ion rendezett mozgása az ionban. elektromos mező nehezebbé válik, és az ionok mobilitása jelentősen gyengébb, mint a fémben lévő vezetési elektronok mobilitása. Mivel az ionok koncentrációja általában nem nagy a fémben lévő elektronok koncentrációjához képest, akkor elektromos vezetőképesség Az elektrolitoknak mindig lényegesen kisebb a fémek elektromos vezetőképessége.

Az erősáramú melegítés miatt az elektrolitokban csak jelentéktelen áramsűrűség érhető el, pl. alacsony elektromos térerősség. Az elektrolit hőmérsékletének növekedésével a molekulák fokozott véletlenszerű mozgása hatására az oldószer dipólusok rendezett orientációja romlik, így a dipólus héja részben tönkremegy, az ionok mobilitása és az oldat vezetőképessége nő. A fajlagos elektromos vezetőképesség koncentrációtól való függése állandó hőmérsékleten összetett. Ha az oldódás bármilyen arányban lehetséges, akkor bizonyos koncentrációnál az elektromos vezetőképesség maximuma. Ennek az az oka, hogy a molekulák ionokká válásának valószínűsége arányos az oldószermolekulák számával és az egységnyi térfogatra jutó oldható anyag molekulák számával. De az is lehetséges fordított folyamat: (ionok rekombinációja molekulákká), melynek valószínűsége arányos az ionpárok számának négyzetével. Végül az elektromos vezetőképesség arányos az egységnyi térfogatra jutó ionpárok számával. Ezért alacsony koncentrációknál a disszociáció teljes, de az ionok összszáma kicsi. Nagyon nagy koncentrációban a disszociáció gyenge, és az ionok száma is kicsi. Ha egy anyag oldhatósága korlátozott, akkor általában nem figyelhető meg a maximális elektromos vezetőképesség. Fagyáskor a vizes oldat viszkozitása meredeken növekszik, az ionok mobilitása meredeken csökken, az elektromos vezetőképesség ezerszeresére csökken. Amikor a folyékony fémek megszilárdulnak, az elektronok mobilitása és elektromos vezetőképessége szinte változatlan marad.

Az elektrolízist széles körben használják a különböző elektrokémiai iparágakban. Ezek közül a legfontosabbak: fémek elektrolitikus előállítása sóik vizes oldataiból és olvadt sóikból; kloridsók elektrolízise; elektrolitikus oxidáció és redukció; hidrogén előállítása elektrolízissel; galvanostegy; elektrotípia; elektropolírozás. A finomítási eljárás tiszta, szennyeződésektől mentes fémet eredményez. A galvanizálás a fémtárgyak bevonása egy másik fémréteggel. A galvanizálás fémmásolatok készítése bármely felület domborművéből. Elektropolírozás - fémfelületek kiegyenlítése.

A folyadékok, mint minden más anyag, lehetnek vezetők, félvezetők és dielektrikumok. Például a desztillált víz dielektrikum lesz, az elektrolitok oldatai és olvadékai pedig vezetők. A félvezetők például olvadt szelén vagy szulfidolvadékok lehetnek.

Ionos vezetőképesség

Az elektrolitikus disszociáció az elektrolit molekulák ionokra bomlásának folyamata a poláris vízmolekulák elektromos mezőjének hatására. A disszociáció mértéke azon molekulák aránya, amelyek egy oldott anyagban ionokra bomlottak.

A disszociáció mértéke számos tényezőtől függ: hőmérséklet, oldatkoncentráció, oldószer tulajdonságai. A hőmérséklet emelkedésével a disszociáció mértéke is nő.

Miután a molekulák ionokká válnak szét, véletlenszerűen mozognak. Ebben az esetben két különböző előjelű ion rekombinálódhat, azaz újra semleges molekulákká egyesülhet. Az oldat külső változásainak hiányában dinamikus egyensúlyt kell kialakítani. Ezzel az egységnyi idő alatt ionokra bomló molekulák száma megegyezik az újra egyesülő molekulák számával.

A vizes oldatokban és az elektrolitolvadékokban a töltéshordozók ionok. Ha egy oldatot vagy olvadékot tartalmazó edényt egy áramkörhöz csatlakoztatnak, akkor a pozitív töltésű ionok a katód felé, a negatívak pedig az anód felé mozognak. Ennek a mozgásnak az eredményeként elektromos áram keletkezik. Az ilyen típusú vezetőképességet ionos vezetőképességnek nevezik.

A folyadékok ionos vezetőképessége mellett elektronikus vezetőképességgel is rendelkezhet. Ez a fajta vezetőképesség jellemző például a folyékony fémekre. Mint fentebb megjegyeztük, az ionos vezetésnél az áram áthaladása az anyag átadásával jár.

Elektrolízis

Az elektrolitok részét képező anyagok leülepednek az elektródákon. Ezt a folyamatot elektrolízisnek nevezik. Az elektrolízis az a folyamat, amikor egy anyagot felszabadítanak az elektródán, amely redox reakciókkal jár.

Az elektrolízist széles körben alkalmazzák a fizikában és a technológiában. Elektrolízissel az egyik fém felületét egy másik fém vékony rétegével vonják be. Például krómozás és nikkelezés.

Az elektrolízis segítségével másolatot kaphat egy dombormű felületről. Ehhez az szükséges, hogy az elektróda felületén leülepedő fémréteg könnyen eltávolítható legyen. Ennek elérése érdekében néha grafitot visznek fel a felületre.

Az ilyen könnyen lehúzható bevonatok előállításának folyamatát galvanizálásnak nevezzük. Ezt a módszert Boris Jacobi orosz tudós dolgozta ki, amikor üreges figurákat készített a szentpétervári Szent Izsák-székesegyház számára.