ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ
К проводникам второго рода, обладающим ионной проводимостью, относятся растворы кислот, солей и щелочей, а также некоторые расплавленные соли. Растворы веществ или расплавы, состоящие частично или полностью из ионов, называются электролитами.
Молекулы водорода и металлов образуют положительные ионы, а молекулы неметаллических остатков электролитов — отрицательные ионы.
Подведем напряжение от источника питания к двум электродам, погруженным в электролит (рис. 2-1). Под действием электрического поля, направленного от анода к катоду, положительные ионы будут перемещаться в направлении поля к катоду, а отрицательные ионы против поля к аноду. Это движение ионов в электролите и представляет собой ионный ток.
Отрицательные ионы электролита, достигнув анода, отдают ему избыточные электроны, которые перемещаются дальше по цепи. Положительные ионы, достигнув катода, соединяются со свободными электронами, поступающими из цепи. Эти процессы у электродов сопровождаются химическими превращениями. При этом на электродах происходит выделение составных частей электролита.
Согласно закону Фарадея количество выделенного на катоде вещества G пропорционально количеству электричества, прошедшему через электролит, т. е.
G=:cQ = сIt.
Коэффициент пропорциональности с в формуле (2-1), называемый электрохимическим эквивалентом, равен числу миллиграмм вещества, выделенного на катоде одним кулоном.
Электрохимический эквивалент вещества равен атомному весу вещества A, деленному на его валентность n и на постоянное число 96 500. Таким образом, электрохимический эквивалент
с = (103/96500)(A/n) ≈0,0104(A/n)
Для различных веществ электрохимический эквивалент имеет разные значения, например для меди 0,329 мг/к, для серебра 1,118 мг/к.
Процесс выделения на электродах составных частей электролита при прохождении по нему электрического тока называется электролизом.
Рис. 2-1. Ток в электролите.
Электролиз широко применяется для получения чистых металлов, в частности, меди.
Для электролитической очистки меди (рафинирования) в ванны, заполненные электролитом, состоящим из подкисленного серной кислотой раствора медного купороса, опускаются тонкие медные пластины — катоды, на которых в процессе электролиза отлагается электролитическая медь. Анодом, который растворяется в электролите, служат пластины черновой меди, получаемой огневым способом.
Гальванопластика, основы которой были разработаны в 1804 г. академиком Б. С. Якоби, представляет собой процесс осаждения металла на металлических или неметаллических изделиях, применяемый для изготовления рельефных отпечатков, для изготовления типографских клише и печатания рисунков.
Гальваностегия — процесс покрытия металлического изделия слоем другого металла для защиты от коррозии или придания изделию красивого вида (хромирование, никелирование).
Электрохимическое полирование — один из прогрессивных методов поверхностной обработки металлов. Оно заключается в растворении всех выступов металла, вследствие чего поверхность становится зеркально гладкой.
Рельсы электрифицированных железных дорог служат обратным проводом. При значительных падениях напряжения в них ток на отдельных участках, помимо рельса, может ответвляться и проходить параллельными путями, например по трубопроводам, проложенным в земле в зоне железной дороги.
Места, в которых ток выходит из труб или трубопровода, возвращаясь по земле в рельсы, можно рассматривать как аноды электролитической ванны. Они могут разлагаться и подвергаться быстрому разрушению.
Статья на тему Электрический ток в электролитах