CCI20111111026

2. PRĄD W ELEKTROLITACH

2.1. Działanie chemiczne prądu elektrycznego

Z kursu fizyki przypominamy, że w roztworach kwasów, zasad i soli występuje zjawisko dysocjacji elektrolitycznej. Polega ono na rozpadaniu się cząsteczek kwasów, zasad lub soli pod wpływem rozpuszczalnika na jony dodatnie i ujemne. W elektrolitach jonami dodatnimi są jony wodoru i metali, jonami ujemnymi pozostałe resztki cząsteczek substancji rozpuszczonej (reszta kwasowa lub grupa wodorotlenowa).

Jeśli w elektrolicie zanurzymy dwie płyty, zwane elektrodami, i połączymy je z biegunami źródła energii elektrycznej (rys. 2-1), to w elektrolicie pod wpływem wytworzonego pola elektrycznego

Rys. 2-1. Przepływ prądu elektrycznego przez elektrolit

rozpocznie się uporządkowany ruch jonów, przy czym jony dodatnie będą się poruszały w kierunku do elektrody połączonej z biegunem ujemnym źródła energii, zwanej katodą (dlatego też jony dodatnie nazywamy kationami), jony zaś ujemne — do elektrody połączonej z biegunem dodatnim, zwanej anodą (jony ujemne nazywamy anionami). Jony ujemne po osiągnięciu anody oddają jej swoje nadmierne elektrony stając się cząsteczkami obojętnymi. Oddane anodzie elektrony węcLrują po przewodzie i przez źródło ener-

gii dostają się do katody. Jony dodatnie po osiągnięciu katody pobierają z niej brakujące im elektrony i stają się obojętnymi cząsteczkami.

W ten sposób powstaje w obwodzie przepływ prądu elektrycznego, który w elektrolicie polega na uporządkowanym ruchu jonów, prąd taki nazywamy prądem jonowym. Prąd ten powoduje rozkład chemiczny elektrolitu — zjawisko to nazywamy elektrolizą.

Prąd ten podlega prawu Ohma, czyli I = gdzie R jest opo-

h,

rem elektrolitu. Zależy on od liczby jonów zawartych w 1 cm³ elektrolitu i od stężenia elektrolitu.

Im mniejsze jest stężenie elektrolitu, tym większy jest stopień dysocjacji elektrolitycznej i tym większa stosunkowo liczba cząsteczek substancji rozpuszczonej rozpada się na jony. Ale z drugiej strony zmniejszenie stężenia prowadzi do obniżenia liczby cząsteczek w 1 cm³ substancji, wobec tego ze wzrostem stężenia opór właściwy początkowo maleje i przy pewnej wartości stężenia osiąga minimum, przy dalszym wzroście stężenia — wzrasta.

Masę substancji wydzielonej na elektrodzie podczas przebiegu elektrolizy określa pierwsze prawo Faradaya, a mianowicie: masa substancji wydzielonej na elektrodzie podczas przepływu prądu elektrycznego jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu i do czasu trwania elektrolizy

m = kit    (2-1)

gdzie: m — masa wydzielona na elektrodzie w gramach, I — natężenie prądu w amperach, t — czas w sekundach, k — współczynnik proporcjonalności, zwany równoważnikiem elektrochemicznym wydzielonego pierwiastka.

Zakładając we wzorze (2-1) I = 1 A, t = 1 s, otrzymamy k — —; k — m,

a zatem równoważnik elektrochemiczny jest masą substancji wydzielonej podczas elektrolizy przy przepływie prądu o natężeniu 1 ampera w ciągu 1 sekundy, czyli przy przepływie ładunku elektrycznego o wartości jednego kulomba.

53