3. Ток в электролитах

Известно, что водные растворы солей, щелочей и кислот (электролиты) являются проводниками электрического тока. Это объясняется следующим образом. Из-за того что молекулы воды являются электрическими диполями, молекулы растворённого вещества распадаются на ионы. Этот процесс называется электрической диссоциацией.

Если электролит помещён во внешнее электрическое поле, то положительно заряженные ионы будут двигаться по направлению вектора напряжённости электрического поля, а отрицательные — в обратную сторону, то есть в электролите потечёт электрический ток.

 

Рис. \(1\). Электрический ток в электролитах
 
Обычно при проведении эксперимента и при решении прикладных задач для создания электрического поля в раствор электролита помещаются электроды — проводящие металлические пластины. Электрод, подключённый к положительному полюсу источника, называют анодом, к отрицательному — катодом.

Когда отрицательно заряженные ионы подходят (под действием электрического поля, созданного электродами) к аноду, они отдают свой лишний электрон аноду и сами прилипают к нему. А положительно заряженные ионы, подойдя к катоду, получают дополнительные электроны и тоже прилипают к нему. Этот процесс связан с окислительно-восстановительными реакциями и называется электролизом. Масса вещества, выделяющегося на электроде при электролизе, определяется законом Фарадея:

\(\boxed{m=\frac{M}{neN_A}I\Delta t}\),  (\(1\))
где \(M\) — молярная масса вещества, \(n\) — валентность атома, \(e\) — заряд электрона, \(N_A\) — число Авогадро, \(I\) — сила тока, \(\Delta t\) — время пропускания тока.
Коэффициент
\(\boxed{k=\frac{M}{neN_A}}\)  (\(2\))

называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он выражается в кгКл.

Вольт-амперная характеристика электролита — прямая, проходящая через точку \(A\) (рис. \(2\)).
 

Рис. \(2\). Вольт-амперная характеристика электролита
 
Эта прямая не проходит через точку начала координат из-за так называемого процесса поляризации электродов (покрытия электродов тонким слоем ионов электролита). Из-за этого процесса появляется дополнительная поляризационная ЭДС, знак которой противоположен знаку напряжения на электродах.

Процесс электролиза имеет несколько практических применений.

1. Покрытие проводящего материала тонким слоем металла (гальваностегия).
2. Очистка металлов от примесей (электролиз солей меди, электролиз расплавленных оксидов алюминия и т. п.).