Agos ng kuryente sa mga electrolyte

Ang electric current sa electrolytes ay palaging nauugnay sa paglipat ng bagay. Sa mga metal at semiconductors, halimbawa, ang bagay kapag ang kasalukuyang dumadaan sa kanila ay hindi inililipat, dahil sa mga media na ito ang mga electron at butas ay kasalukuyang mga carrier, ngunit sa mga electrolyte sila ay inililipat. Ito ay dahil sa mga electrolyte, ang positibo at negatibong sisingilin na mga ion ng sangkap ay kumikilos bilang mga tagadala ng mga libreng singil, hindi mga electron o mga butas sa lahat.

Ang mga natunaw na compound ng maraming mga metal, pati na rin ang ilang mga solido, ay nabibilang sa mga electrolyte. Ngunit ang mga pangunahing kinatawan ng ganitong uri ng mga konduktor, na malawakang ginagamit sa teknolohiya, ay mga may tubig na solusyon ng mga inorganikong acid, base at asing-gamot.

Ang sangkap, kapag ang isang electric current ay dumaan sa electrolyte medium, ay inilabas sa mga electrodes. Ang kababalaghang ito ay tinatawag electrolysis… Kapag ang isang electric current ay dumaan sa electrolyte, ang positibo at negatibong sisingilin na mga ion ng substance ay gumagalaw nang sabay-sabay sa magkasalungat na direksyon.

Ang mga negatibong sisingilin na ion (anion) ay dumadaloy sa positibong elektrod ng kasalukuyang pinagmumulan (anode), at mga positibong sisingilin na mga ion (cations) sa negatibong poste nito (cathode).

Ang mga pinagmumulan ng mga ion sa may tubig na mga solusyon ng mga acid, base at asin ay mga neutral na molekula, na ang ilan ay nahahati sa ilalim ng pagkilos ng isang inilapat na puwersang elektrikal. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng paghahati ng mga neutral na molekula ay tinatawag na electrolytic dissociation. Halimbawa, ang tansong klorido CuCl2 ay nabubulok sa paghihiwalay sa may tubig na solusyon sa mga chloride ions (negatibong sisingilin) ​​at tanso (positibong sisingilin).

Kapag ang mga electrodes ay konektado sa isang kasalukuyang pinagmumulan, ang electric field ay nagsisimulang kumilos sa mga ion sa isang solusyon o matunaw, habang ang mga chlorine anion ay lumipat sa anode (positibong elektrod) at mga tansong cation sa katod (negatibong elektrod).

Sa pag-abot sa negatibong elektrod, ang mga positibong sisingilin na mga ion ng tanso ay na-neutralize ng labis na mga electron sa katod at nagiging mga neutral na atomo na idineposito sa katod. Sa pag-abot sa positibong elektrod, ang mga negatibong sisingilin na chlorine ions ay nag-donate ng isang elektron bawat isa sa panahon ng pakikipag-ugnayan sa positibong singil sa anode. Sa kasong ito, ang nabuong neutral na mga atomo ng klorin ay pinagsama sa mga pares upang bumuo ng mga molekula ng Cl2, at ang kloro ay inilabas sa anyo ng mga bula ng gas sa anode.

Kadalasan, ang proseso ng electrolysis ay sinamahan ng pakikipag-ugnayan ng mga produkto ng dissociation (ito ay tinatawag na pangalawang reaksyon), kapag ang mga produkto ng agnas na inilabas sa mga electrodes ay nakikipag-ugnayan sa solvent o direkta sa materyal na elektrod. Kunin, halimbawa, ang electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng copper sulfate (copper sulfate - CuSO4).Sa halimbawang ito, ang mga electrodes ay gagawin sa tanso.

Ang molekula ng tansong sulfate ay naghihiwalay upang bumuo ng isang positibong sisingilin na tansong ion Cu + at isang negatibong sisingilin na sulfate ion SO4-. Ang mga neutral na atomo ng tanso ay idineposito bilang isang solidong deposito sa katod. Sa ganitong paraan, nakukuha ang chemically purong tanso.

Ang sulfate ion ay nag-donate ng dalawang electron sa positibong elektrod at nagiging neutral na radikal na SO4, na agad na tumutugon sa tansong anode (pangalawang anode reaksyon). Ang produkto ng reaksyon sa anode ay tansong sulpate, na napupunta sa solusyon.

Ito ay lumalabas na kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang may tubig na solusyon ng tansong sulpate, ang tansong anode ay unti-unting natutunaw at ang tanso ay namuo sa katod.Sa kasong ito, ang konsentrasyon ng may tubig na solusyon ng tansong sulpate ay hindi nagbabago.

Noong 1833, ang Ingles na physicist na si Michael Faraday, sa kurso ng eksperimentong gawain, ay itinatag ang batas ng electrolysis, na ngayon ay pinangalanan sa kanya.

Ang batas ng Faraday ay nagpapahintulot sa iyo na matukoy ang dami ng mga pangunahing produkto na inilabas sa mga electrodes sa panahon ng electrolysis. Ang batas ay nagsasaad ng sumusunod: "Ang masa m ng sangkap na inilabas sa elektrod sa panahon ng electrolysis ay direktang proporsyonal sa singil Q na dumaan sa electrolyte."

Ang proportionality factor k sa formula na ito ay tinatawag na electrochemical equivalent.

Ang masa ng sangkap na inilabas sa elektrod sa panahon ng electrolysis ay katumbas ng kabuuang masa ng lahat ng mga ion na dumating sa elektrod na ito:

Ang formula ay naglalaman ng charge q0 at ang mass m0 ng isang ion, gayundin ang charge Q na dumaan sa electrolyte. Ang N ay ang bilang ng mga ion na dumating sa electrode kapag ang charge Q ay dumaan sa electrolyte.Samakatuwid, ang ratio ng mass ng ion m0 sa singil nito q0 ay tinatawag na electrochemical equivalent ng k.

Dahil ang singil ng isang ion ay katumbas ng bilang sa produkto ng valence ng substance at elementary charge, ang katumbas ng kemikal ay maaaring katawanin sa sumusunod na anyo:

Kung saan: Ang Na ay pare-pareho ng Avogadro, M ay ang molar mass ng sangkap, F ay pare-pareho ng Faraday.

Sa katunayan, ang Faraday constant ay maaaring tukuyin bilang ang halaga ng singil na dapat dumaan sa electrolyte upang palayain ang isang nunal ng monovalent substance sa elektrod. Ang batas ng electrolysis ni Faraday ay kinuha ang anyo:

Ang kababalaghan ng electrolysis ay malawakang ginagamit sa modernong produksyon. Halimbawa, ang aluminyo, tanso, hydrogen, manganese dioxide at hydrogen peroxide ay ginawa sa industriya sa pamamagitan ng electrolysis. Maraming mga metal ang nakuha mula sa mga ores at pinoproseso ng electrolysis (electrorefining at electroextraction).

Gayundin, salamat sa electrolysis, kasalukuyang pinagmumulan ng kemikal… Ginagamit ang electrolysis sa wastewater treatment (electroextraction, electrocoagulation, electroflotation). Maraming mga sangkap (metal, hydrogen, chlorine, atbp.) Ang nakuha sa pamamagitan ng electrolysis para sa electroplating at electroplating.

Tingnan din:Produksyon ng hydrogen sa pamamagitan ng electrolysis ng tubig - teknolohiya at kagamitan