Definiția a ceea ce se numește curent electric în lichide. Curentul electric în lichide: originea sa, caracteristicile cantitative și calitative

Lichidele care sunt conductoare includ topituri și soluții de electroliți, de exemplu. săruri, acizi și alcalii.

Când electroliții sunt dizolvați în apă, moleculele lor se dezintegrează în ioni - disociere electrolitică. Gradul de disociere, i.e. Proporția de molecule din substanța dizolvată care s-au descompus în ioni depinde de temperatură, concentrația soluției și proprietățile electrice ale solventului. Odată cu creșterea temperaturii, gradul de disociere crește și, în consecință, crește concentrația ionilor încărcați pozitiv și negativ. Când ionii de diferite semne se întâlnesc, ei se pot uni din nou în molecule neutre. Acest proces se numește recombinare. În condiții constante, în soluție se stabilește un echilibru dinamic, în care numărul de molecule care se dezintegrează în ioni pe secundă este egal cu numărul de perechi de ioni care, în același timp, se recombină în molecule neutre.

Astfel, purtătorii de sarcină liberi în lichidele conductoare sunt ionii pozitivi și negativi. Dacă electrozii conectați la o sursă de curent sunt plasați în lichid, acești ioni vor începe să se miște. Unul dintre electrozi este conectat la polul negativ al sursei de curent - se numește catod - celălalt este conectat la polul pozitiv - anodul. Atunci când sunt conectați la o sursă de curent, ionii din soluția de electrolit încep să miște ionii negativi către electrodul pozitiv (anod) și, respectiv, ionii pozitivi către electrodul negativ (catod). Adică se va stabili un curent electric. O astfel de conductivitate în lichide se numește ionică, deoarece purtătorii de sarcină sunt ioni.

Când curentul trece printr-o soluție de electrolit, o substanță este eliberată la electrozi asociate reacțiilor redox. La anod, ionii încărcați negativ renunță la electronii lor suplimentari (reacție de oxidare), iar la catod, ionii pozitivi preiau electronii lipsă (reacție de reducere). Acest proces se numește electroliză.

În timpul electrolizei, o substanță este eliberată la electrozi. Dependența masei substanței eliberate m de puterea curentului, timpul de trecere a curentului și substanța în sine a fost stabilită de M. Faraday. Această lege poate fi obținută teoretic. Deci, masa substanței eliberate este egală cu produsul dintre masa unui ion m i cu numărul de ioni N i care au ajuns la electrod în timpul Dt. Masa ionului conform formulei pentru cantitatea de substanță este m i =M/N a, unde M este masa molară a substanței, Na este constanta lui Avogadro. Numărul de ioni care ajung la electrod este egal cu N i =Dq/qi, unde Dq este sarcina care a trecut prin electrolit în timpul Dt (Dq=I*Dt), qi este sarcina ionului, care este determinată prin valența atomului (q i = n*e, unde n – valența atomului, e – sarcina elementară). Când înlocuim aceste formule, obținem că m=M/(neN a)*IDt. Dacă notăm cu k (coeficientul de proporționalitate) =M/(neN a), atunci avem m=kIDt. Aceasta este o reprezentare matematică a primei legi a lui Faraday - una dintre legile electrolizei. Masa substanței eliberată pe electrod în timpul Dt în timpul trecerii unui curent electric este proporțională cu puterea curentului și cu această perioadă de timp. Valoarea k se numește echivalentul electrochimic al unei substanțe date, care este numeric egal cu masa substanței eliberate pe electrozi atunci când este transferată de ionii cu o sarcină egală cu 1 C. [k]= 1 kg/Cl. k = M/(neN a) = 1/F*M/n, unde F este constanta lui Faraday. F=eN a =9,65*104 C/mol. Formula derivată k=(1/F)*(M/n) este a doua lege a lui Faraday.

Electroliza este utilizată pe scară largă în tehnologie în diverse scopuri, de exemplu, acoperirea suprafeței unui metal cu un strat subțire al altuia (nichelare, cromare, placare cu cupru etc.). Dacă asigurați o bună exfoliere a stratului electrolitic de pe suprafață, puteți obține o copie a topografiei suprafeței. Acest proces se numește galvanizare. Electroliza este folosită și pentru purificarea metalelor de impurități, de exemplu, foile groase de cupru brut obținute din minereu sunt plasate într-o baie ca anod. În timpul procesului de electroliză, cuprul se dizolvă, impuritățile cad pe fund și cuprul pur se depune pe catod. Plăcile de circuite electronice sunt, de asemenea, produse prin electroliză. Pe dielectric este lipit un model complex subțire de fire de legătură, apoi placa este plasată într-un electrolit, unde sunt gravate zonele stratului de cupru care nu sunt acoperite cu vopsea. După aceasta, vopseaua este spălată și detaliile microcircuitului apar pe placă.

Faptul că lichidele pot conduce perfect energie electrica, absolut toată lumea știe. Și este, de asemenea, un fapt binecunoscut că toți conductorii în funcție de tipul lor sunt împărțiți în mai multe subgrupe. Ne propunem să luăm în considerare în articolul nostru modul în care curentul electric este efectuat în lichide, metale și alți semiconductori, precum și legile electrolizei și tipurile acesteia.

Teoria electrolizei

Pentru a înțelege mai ușor despre ce vorbim, sugerăm să începem cu teorie, dacă considerăm încărcarea electrică ca un fel de lichid, a devenit cunoscută de mai bine de 200 de ani; Sarcinile constau din electroni individuali, dar aceștia sunt atât de mici încât orice sarcină mare se comportă ca un flux continuu de lichid.

La fel ca corpurile solide, conductoarele lichide pot fi de trei tipuri:

• semiconductori (seleniu, sulfuri și altele);
• dielectrice ( soluții alcaline, săruri și acizi);
• conductoare (să zicem, în plasmă).

Procesul prin care electroliții se dizolvă și ionii se dezintegrează sub influența unui câmp molar electric se numește disociere. La rândul său, proporția de molecule care s-au degradat în ioni, sau ionii degradați în solut, depinde complet de proprietăți fiziceși temperaturile în diverși conductori și topituri. Este important să ne amintim că ionii se pot recombina sau reveni împreună. Dacă condițiile nu se schimbă, atunci numărul de ioni degradați și combinați va fi la fel de proporțional.

Ionii conduc energia în electroliți deoarece pot fi atât particule încărcate pozitiv, cât și negative. Când lichidul (sau mai precis, vasul cu lichidul este conectat la sursa de alimentare), particulele vor începe să se deplaseze către sarcini opuse (ionii pozitivi vor începe să fie atrași de catozi, iar ionii negativi de anozi). În acest caz, energia este transportată direct de ioni, astfel încât conductivitatea de acest tip se numește ionică.

În timpul acestui tip de conducție, curentul este transportat de ioni, iar substanțele care sunt componente ale electroliților sunt eliberate la electrozi. Dacă gândim din punct de vedere chimic, atunci au loc oxidarea și reducerea. Astfel, curentul electric din gaze și lichide este transportat prin electroliză.

Legile fizicii și curentul în lichide

Electricitatea din casele și echipamentele noastre, de regulă, nu este transmisă prin fire metalice. Într-un metal, electronii se pot deplasa de la atom la atom și, astfel, poartă o sarcină negativă.

Ca lichide, ele sunt date sub formă tensiune electrică, cunoscut sub numele de tensiune, exprimat în unități de volți, numit după omul de știință italian Alessandro Volta.

Video: Curent electricîn lichide: teorie completă

De asemenea, curentul electric trece de la înaltă tensiune la joasă tensiune și este măsurat în unități cunoscute sub numele de amperi, numite după Andre-Marie Ampere. Și conform teoriei și formulei, dacă creșteți tensiunea, atunci și puterea acesteia va crește proporțional. Această relație este cunoscută sub numele de legea lui Ohm. De exemplu, caracteristica amperului virtual este mai jos.

Figura: curent versus tensiune

Legea lui Ohm (cu detalii suplimentare privind lungimea și grosimea firului) este de obicei unul dintre primele lucruri predate la orele de fizică, mulți studenți și profesori tratează, prin urmare, curentul electric în gaze și lichide ca pe o lege fundamentală în fizică.

Pentru a vedea mișcarea încărcăturilor cu propriii ochi, trebuie să pregătiți un balon cu apă sărată, electrozi dreptunghiulari plate și surse de alimentare, veți avea nevoie și de o instalație de ampermetru, cu ajutorul căreia va fi condusă energia de la putere alimentarea electrozilor.

Model: Curent și sare

Plăcile care acționează ca conductoare trebuie coborâte în lichid și tensiunea pornită. După aceasta, va începe mișcarea haotică a particulelor, dar ca după apariție câmp magneticîntre conductori, acest proces va fi eficientizat.

De îndată ce ionii încep să schimbe sarcini și să se combine, anozii vor deveni catozi, iar catozii vor deveni anozi. Dar aici este necesar să se țină cont rezistenta electrica. Desigur, curba teoretică joacă un rol important, dar influența principală este temperatura și nivelul de disociere (în funcție de ce purtători sunt aleși), precum și de AC sau permanent. Terminând acest studiu experimental, puteți observa că pe corpurile solide (plăci metalice) s-a format un strat subțire de sare.

Electroliza și vid

Curentul electric în vid și lichide este o problemă destul de complexă. Faptul este că în astfel de medii nu există complet încărcături în corpuri, ceea ce înseamnă că este un dielectric. Cu alte cuvinte, scopul nostru este să creăm condiții pentru ca atomul de electroni să își poată începe mișcarea.

Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați un dispozitiv modular, conductori și plăci metalice, apoi procedați ca în metoda de mai sus.

Conductoare și vid Caracteristicile curentului în vid

Aplicații ale electrolizei

Acest proces este aplicat în aproape toate domeniile vieții. Chiar și cea mai elementară muncă necesită uneori intervenția curentului electric în lichide, să zicem,

Folosind acest proces simplu, corpurile solide sunt acoperite cu un strat subțire de orice metal, de exemplu, placarea cu nichel sau crom. acesta este unul dintre moduri posibile combaterea proceselor de coroziune. Tehnologii similare sunt folosite la fabricarea transformatoarelor, contoarelor și a altor dispozitive electrice.

Sperăm că rațiunea noastră a răspuns la toate întrebările care apar atunci când studiem fenomenul curentului electric în lichide. Dacă aveți nevoie de răspunsuri mai bune, vă recomandăm să vizitați forumul electricienilor, unde vă vor sfătui cu plăcere gratuit.

« Fizica - clasa a X-a"

Care sunt purtătorii de curent electric în vid?
Care este natura mișcării lor?

Lichidele, ca și solidele, pot fi dielectrice, conductori și semiconductori. Dielectricii includ apa distilată, conductorii includ soluții și topituri de electroliți: acizi, alcalii și săruri. Semiconductori lichizi sunt seleniu topit, sulfuri topite etc.

Disocierea electrolitică.

La dizolvarea electroliților sub influență câmp electric Moleculele polare de apă dezintegrează moleculele de electroliți în ioni.

Se numește descompunerea moleculelor în ioni sub influența câmpului electric al moleculelor polare de apă disociere electrolitică.

Gradul de disociere- proporția de molecule dintr-o substanță dizolvată care s-au descompus în ioni.

Gradul de disociere depinde de temperatură, concentrația soluției și proprietățile electrice ale solventului.

Odată cu creșterea temperaturii, gradul de disociere crește și, în consecință, crește concentrația ionilor încărcați pozitiv și negativ.

Când ionii de diferite semne se întâlnesc, ei se pot combina din nou în molecule neutre.

În condiții constante, în soluție se stabilește un echilibru dinamic, în care numărul de molecule care se dezintegrează în ioni pe secundă este egal cu numărul de perechi de ioni care, în același timp, se recombină în molecule neutre.

Conductivitate ionică.

Purtătorii de sarcină în soluții apoase sau topituri de electroliți sunt ioni încărcați pozitiv și negativ.

Dacă un vas cu o soluție de electrolit este conectat la un circuit electric, atunci ionii negativi vor începe să se miște spre electrodul pozitiv - anod, iar ionii pozitivi - spre negativ - catod. Ca rezultat, un curent electric va curge prin circuit.

Conductivitatea soluțiilor apoase sau topituri de electroliți, care este realizată de ioni, se numește conductivitate ionică.

Electroliză.În conducerea ionică, trecerea curentului este asociată cu transferul de materie. La electrozi sunt eliberate substanțele care alcătuiesc electroliții. La anod, ionii încărcați negativ renunță la electronii lor suplimentari (în chimie, aceasta se numește reacție de oxidare), iar la catod, ionii pozitivi primesc electronii lipsă (o reacție de reducere).

Lichidele pot avea și conductivitate electronică. Metalele lichide, de exemplu, au o astfel de conductivitate.

Procesul de eliberare a unei substanțe la electrod asociat cu reacțiile redox se numește electroliză.

Ce determină masa unei substanțe eliberată într-un anumit timp? Este evident că masa m a substanței eliberate este egală cu produsul dintre masa m 0i a unui ion cu numărul N i de ioni care au ajuns la electrod în timpul Δt:

m = m 0i N i . (16,3)

Masa ionului m 0i este egală cu:

unde M este masa molară (sau atomică) a substanței și NA este constanta lui Avogadro, adică numărul de ioni dintr-un mol.

Numărul de ioni care ajung la electrod este egal cu

unde Δq = IΔt este sarcina trecută prin electrolit în timpul Δt; q 0i este sarcina ionului, care este determinată de valența n a atomului: q 0i = ne (e este sarcina elementară). În timpul disocierii moleculelor, de exemplu KBr, constând din atomi monovalenți (n = 1), apar ioni K + și Br -. Disociarea moleculelor de sulfat de cupru duce la apariția ionilor de Cu 2+ și SO 2-4 dublu încărcați (n = 2). Înlocuind expresiile (16.4) și (16.5) în formula (16.3) și ținând cont că Δq = IΔt, a q 0i = ne, obținem

legea lui Faraday.

Să notăm cu k coeficientul de proporționalitate dintre masa m a substanței și sarcina Δq = IΔt care trece prin electrolit:

unde F = eN A = 9,65 10 4 C/mol - Constanta lui Faraday.

Coeficientul k depinde de natura substanței (valorile lui M și n). Conform formulei (16.6) avem

m = kIΔt. (16,8)

Legea electrolizei lui Faraday:

Masa substanței eliberată pe electrod în timpul Δt. când trece un curent electric, acesta este proporțional cu puterea curentului și cu timpul.

Această afirmație, obținută teoretic, a fost stabilită pentru prima dată experimental de Faraday.

Mărimea k din formula (16.8) se numește echivalent electrochimic a acestei substante si se exprima in kilograme per pandantiv(kg/Cl).

Din formula (16.8) este clar că coeficientul k este numeric egal cu masa substanței eliberate pe electrozi atunci când ionii transferă o sarcină egală cu 1 C.

Echivalentul electrochimic are o semnificație fizică simplă. Deoarece M/N A = m 0i și еn = q 0i, atunci conform formulei (16.7) k = rn 0i /q 0i, adică k este raportul dintre masa ionului și sarcina sa.

Măsurând valorile lui m și Δq, este posibil să se determine echivalenții electrochimici ai diferitelor substanțe.

Puteți verifica validitatea legii lui Faraday experimental. Să asamblam instalația prezentată în Figura (16.25). Toate cele trei băi electrolitice sunt umplute cu aceeași soluție de electrolit, dar curenții care trec prin ele sunt diferiți. Să notăm puterile curente cu I1, I2, I3. Atunci I 1 = I 2 + I 3. Măsurând masele m 1 , m 2 , m 3 de substanţe eliberate pe electrozi în diferite băi, se poate verifica dacă acestea sunt proporţionale cu intensităţile curente corespunzătoare I 1 , I 2 , I 3 .

Determinarea sarcinii electronilor.

Formula (16.6) pentru masa substanței eliberate pe electrod poate fi utilizată pentru a determina sarcina electronului. Din această formulă rezultă că modulul sarcinii electronilor este egal cu:

Cunoscând masa m a substanței eliberate în timpul trecerii sarcinii IΔt, masa molara M, valența a n atomi și constanta lui Avogadro N A, puteți găsi valoarea modulului sarcinii electronului. Se dovedește a fi egal cu e = 1,6 10 -19 C.

În acest fel, valoarea sarcinii electrice elementare a fost obținută pentru prima dată în 1874.

Aplicarea electrolizei. Electroliza este utilizată pe scară largă în tehnologie în diverse scopuri. Acoperiți electrolitic suprafața unui metal cu un strat subțire al altuia ( placare cu nichel, placare cu crom, placare cu aur etc.). Acest strat durabil protejează suprafața împotriva coroziunii. Dacă asigurați o bună exfoliere a stratului electrolitic de pe suprafața pe care este depus metalul (acest lucru se realizează, de exemplu, prin aplicarea de grafit pe suprafață), atunci puteți obține o copie de pe suprafața de relief.

Procesul de obținere a acoperirilor decojite - electrotip- a fost dezvoltat de omul de știință rus B. S. Jacobi (1801-1874), care în 1836 a folosit această metodă pentru a realiza figuri goale pentru Catedrala Sf. Isaac din Sankt Petersburg.

Anterior, în industria tipografică, din matrice se obțineau copii de pe o suprafață în relief (stereotipuri) (tip amprentă pe un material plastic), pentru care pe matrice se depunea un strat gros de fier sau altă substanță. Acest lucru a făcut posibilă reproducerea setului în numărul necesar de copii.

Folosind electroliza, metalele sunt purificate de impurități. Astfel, cuprul brut obținut din minereu este turnat sub formă de foi groase, care sunt apoi plasate într-o baie ca anozi. În timpul electrolizei, cuprul anodului se dizolvă, impuritățile care conțin metale valoroase și rare cad la fund, iar cuprul pur se depune pe catod.

Folosind electroliza, aluminiul este obținut din bauxita topită. Această metodă de producere a aluminiului a fost cea care l-a făcut ieftin și, împreună cu fierul, cea mai comună în tehnologie și viața de zi cu zi.

Folosind electroliza, se obțin plăci de circuite electronice, care servesc drept bază pentru toate produsele electronice. Pe dielectric este lipită o placă subțire de cupru, pe care este vopsit cu vopsea specială un model complex de fire de legătură. Apoi placa este plasată într-un electrolit, unde sunt gravate zonele stratului de cupru care nu sunt acoperite de vopsea. După aceasta, vopseaua este spălată, iar detaliile microcircuitului apar pe placă.

Originea curentului electric (mișcarea sarcini electrice) printr-o soluție este semnificativ diferită de mișcarea sarcinilor electrice de-a lungul unui conductor metalic.

Diferența, în primul rând, este că purtătorii de sarcină din soluții nu sunt electroni, ci ionii, adică. atomii sau moleculele înșiși care au pierdut sau au câștigat unul sau mai mulți electroni.

Desigur, această mișcare, într-un fel sau altul, este însoțită de o schimbare a proprietăților substanței în sine.

Să luăm în considerare un circuit electric, al cărui element este un vas cu o soluție de sare de masă și cu electrozi de orice formă introduși în el dintr-o placă. Când este conectat la o sursă de alimentare, în circuit apare un curent, care reprezintă mișcarea particulelor grele încărcate - ioni - în soluție. Apariția ionilor înseamnă deja posibilitatea descompunerii chimice a soluției în două elemente principale - Na și Cl. Sodiul, care a pierdut un electron, este un ion încărcat pozitiv care se deplasează către un electrod care este conectat la borna negativă a sursei de alimentare, circuitul electric. Clorul, care a „uzurpat” electronul, este un ion negativ.

Ionii negativi de clor se deplasează spre electrod, care este conectat la polul pozitiv al sursei de energie electrică. lanţuri.

Formarea ionilor pozitivi și negativi are loc din cauza dezintegrarii spontane a unei molecule de sare de masă într-o soluție apoasă (disocierea electrolitică). Mișcarea ionilor este cauzată de tensiunea aplicată electrozilor scufundați în soluție. Ajunși la electrozi, ionii preiau sau renunță la electroni, formând molecule de Cl, respectiv Na. Fenomene similare se observă în soluțiile multor alte substanțe. Moleculele acestor substanțe, ca și moleculele sării de masă, constau din ioni cu încărcare opusă, în care se dezintegrează în soluții. Numărul de molecule degradate, mai precis, numărul de ioni, caracterizează rezistența electrică a soluției.

Să subliniem încă o dată că originea unui curent electric de-a lungul unui circuit, al cărui element este o soluție, provoacă mișcarea substanței acestui element al circuitului electric și, în consecință, o modificare a acestuia. proprietăți chimice, în timp ce atunci când un curent electric trece printr-un conductor metalic, nu au loc modificări în conductor.

Ce determină cantitatea de substanță eliberată în timpul electrolizei pe electrozi? Faraday a răspuns pentru prima dată la această întrebare. Faraday a arătat experimental că masa substanței eliberate este legată de puterea curentului și de timpul în care curge t prin raport (legea lui Faraday):

Masa substanței eliberată în timpul electrolizei unei substanțe este direct proporțională cu cantitatea de electricitate care trece prin electrolit și nu depinde de alte motive decât tipul de substanță.

Acest model poate fi verificat în următoarele experimente. Să turnăm același electrolit în mai multe băi, dar cu concentrații diferite. Să coborâm electrozii din diferite zone în băi și să-i plasăm în băi la distanțe diferite. Să conectăm toate băile în serie și să trecem curent prin ele. Apoi, evident, aceeași cantitate de energie electrică va trece prin fiecare dintre băi. După ce am cântărit catozii înainte și după experiment, vom descoperi că aceeași cantitate de substanță a fost eliberată pe toți catozii. Conectând toate băile în paralel și trecând un curent prin ele, puteți verifica dacă cantitatea de substanță eliberată la catozi este direct proporțională cu cantitatea de electricitate care trece prin fiecare dintre ele. În final, prin conectarea în serie a băilor cu diferiți electroliți, este ușor de stabilit că cantitatea de substanță eliberată depinde de tipul acestei substanțe.

Cantitatea care caracterizează dependența cantității de substanță eliberată în timpul electrolizei de tipul acesteia se numește echivalent electrochimic și se notează cu litera k.

Masa substanței eliberate în timpul electrolizei este masa totală a tuturor ionilor descărcați la electrod. Prin supunerea diferitelor săruri la electroliză, se poate stabili experimental cantitatea de electricitate care trebuie să treacă prin electrolit pentru a elibera un kilogram – echivalentul unei substanțe date. Faraday a fost primul care a efectuat astfel de experimente. El a descoperit că pentru a elibera un kilogram - echivalentul oricărei substanțe în timpul electrolizei, este necesară aceeași cantitate de electricitate, egală cu 9,65 107 k.

Cantitatea de energie electrică necesară pentru a elibera un kilogram echivalent dintr-o substanță în timpul electrolizei se numește număr Faraday și se notează cu litera F:

F = 9,65.107 k.

Într-un electrolit, ionul este înconjurat de molecule de solvent (apă) care au momente dipol semnificative. Interacționând cu un ion, moleculele dipol se întorc spre acesta cu capetele, care au o sarcină al cărei semn este opus sarcinii ionului, deci mișcarea ordonată a ionului în câmp electric devine mai dificilă, iar mobilitatea ionilor este semnificativ inferioară mobilității electronilor de conducție din metal. Deoarece concentrația de ioni nu este de obicei mare în comparație cu concentrația de electroni din metal, conductivitatea electrică a electroliților este întotdeauna semnificativ mai mică decât conductivitatea electrică a metalelor.

Datorită încălzirii puternice prin curent, numai densități de curent nesemnificative sunt realizabile în electroliți, adică. intensități scăzute ale câmpului electric. Pe măsură ce temperatura electrolitului crește, orientarea ordonată a dipolilor solventului se deteriorează sub influența mișcării aleatoare crescute a moleculelor, prin urmare, învelișul dipolului este parțial distrus, mobilitatea ionilor și conductivitatea soluției crește. Dependența conductibilității electrice specifice de concentrație la o temperatură constantă este complexă. Dacă dizolvarea este posibilă în orice proporție, atunci la o anumită concentrație conductivitatea electrică are un maxim. Motivul pentru aceasta este următorul: probabilitatea ca moleculele să se descompună în ioni este proporțională cu numărul de molecule de solvent și cu numărul de molecule ale substanței solubile pe unitatea de volum. Dar este și posibil proces invers: (recombinarea ionilor în molecule), a cărei probabilitate este proporțională cu pătratul numărului de perechi de ioni. În cele din urmă, conductivitatea electrică este proporțională cu numărul de perechi de ioni pe unitatea de volum. Prin urmare, la concentrații scăzute disocierea este completă, dar numărul total de ioni este mic. La concentrații foarte mari, disocierea este slabă și numărul de ioni este, de asemenea, mic. Dacă solubilitatea unei substanțe este limitată, atunci de obicei nu se observă o conductivitate electrică maximă. Când este înghețată, vâscozitatea unei soluții apoase crește brusc, mobilitatea ionilor scade brusc, iar conductivitatea electrică scade de o mie de ori. Când metalele lichide se solidifică, mobilitatea electronilor și conductivitatea electrică rămân aproape neschimbate.

Electroliza este utilizată pe scară largă în diverse industrii electrochimice. Cele mai importante dintre ele sunt: ​​producerea electrolitică a metalelor din soluții apoase ale sărurilor lor și din sărurile lor topite; electroliza sărurilor clorurate; oxidare și reducere electrolitică; producerea de hidrogen prin electroliză; galvanostegie; electrotip; electrolustruire. Metoda de rafinare produce metal pur, lipsit de impurități. Galvanizarea este acoperirea obiectelor metalice cu un alt strat de metal. Galvanizarea este producția de copii metalice din imagini în relief ale oricăror suprafețe. Electropolizare - nivelarea suprafetelor metalice.

Lichidele, ca orice alte substanțe, pot fi conductori, semiconductori și dielectrici. De exemplu, apa distilată va fi un dielectric, iar soluțiile și topiturile de electroliți vor fi conductori. Semiconductorii vor fi, de exemplu, seleniu topit sau topituri de sulfuri.

Conductivitate ionică

Disocierea electrolitică este procesul de descompunere a moleculelor de electrolit în ioni sub influența câmpului electric al moleculelor polare de apă. Gradul de disociere este proporția de molecule care s-au dezintegrat în ioni într-o substanță dizolvată.

Gradul de disociere va depinde de diverși factori: temperatură, concentrația soluției, proprietățile solventului. Pe măsură ce temperatura crește, va crește și gradul de disociere.

După ce moleculele sunt separate în ioni, se mișcă aleatoriu. În acest caz, doi ioni cu semne diferite se pot recombina, adică se pot combina din nou în molecule neutre. În absența modificărilor externe ale soluției, trebuie stabilit echilibrul dinamic. Cu ea, numărul de molecule care s-au rupt în ioni pe unitatea de timp va fi egal cu numărul de molecule care se vor uni din nou.

Purtătorii de sarcină în soluții apoase și topituri de electroliți vor fi ioni. Dacă un vas cu o soluție sau topitură este conectat la un circuit, atunci ionii încărcați pozitiv vor începe să se miște spre catod, iar cei negativi - spre anod. Ca urmare a acestei mișcări, va apărea un curent electric. Acest tip de conductivitate se numește conductivitate ionică.

Pe lângă conductivitatea ionică în lichide, poate avea și conductivitate electronică. Acest tip de conductivitate este caracteristic, de exemplu, metalelor lichide. După cum sa menționat mai sus, în cazul conducției ionice, trecerea curentului este asociată cu transferul de materie.

Electroliză

Substanțele care fac parte din electroliți se vor depune pe electrozi. Acest proces se numește electroliză. Electroliza este procesul de eliberare a unei substanțe la un electrod asociat cu reacții redox.

Electroliza a găsit o largă aplicație în fizică și tehnologie. Folosind electroliza, suprafața unui metal este acoperită cu un strat subțire de alt metal. De exemplu, placarea cu crom și nichel.

Folosind electroliza, puteți face o copie de pe o suprafață în relief. Pentru a face acest lucru, este necesar ca stratul de metal care se așează pe suprafața electrodului să poată fi îndepărtat cu ușurință. Pentru a realiza acest lucru, uneori se aplică grafit pe suprafață.

Procesul de obținere a unor astfel de acoperiri ușor de decojit se numește galvanizare. Această metodă a fost dezvoltată de omul de știință rus Boris Jacobi când a făcut figuri goale pentru Catedrala Sf. Isaac din Sankt Petersburg.