Электрический ток в газах

 

Носители заряда: электроны, положительные ионы, отрицательные ионы.

Носители заряда возникают в газе в результате ионизации: вследствие облучения газа, либо столкновений частиц нагретого газа друг с другом.

Ионизация электронным ударом.

PostojannyiTok ElektronnyjUdar

A_{поля}=eEl

e=1,6\cdot 10^{19}Кл;

E – направление поля;

l – длина свободного пробега между двумя последовательными столкновениями электрона с атомами газа.

A_{поля}=eEl\geq W – условие ионизации

W – энергия ионизации, т.е. энергия, необходимая для того, чтобы вырвать из атома электрон

PostojannyiTok Elektronny

Число электронов увеличивается в геометрической прогрессии, в результате возникает электронная лавина, а следовательно разряд в газе.

 

Электрический ток в жидкости

 

Жидкости так же, как и твердые тела могут быть диэлектриками, проводниками и полупроводниками. К числу диэлектриков относится дистиллированная вода, к проводникам – растворы электролитов: кислот, щелочей, солей и расплавы металлов. Жидкими полупроводниками являются расплавленный селен, расплавы сульфидов.

Электролитическая диссоциация

При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит распад молекул электролитов на ионы. Например, CuSO_{4}\rightarrow Cu^{2+}+SO^{2-}_{4}.

Наряду с диссоциацией идет обратный процесс – рекомбинация, т.е. объединение ионов противоположных знаков в нейтральные молекулы.

Носителями электричества в растворах электролитов являются ионы. Такая проводимость называется ионной.

Электролиз

Если в ванну с раствором электролита поместить электроды и пустить ток, то отрицательные ионы будут двигаться к положительному электроду, а положительные – к отрицательному.

PostojannyiTok Elektroliz

На аноде (положительном электроде) отрицательно заряженные ионы отдают лишние электроны (окислительная реакция), а на катоде (отрицательном электроде) положительные ионы получают недостающие электроны (восстановительная реакция).

Определение. Процесс выделения на электродах веществ, связанный с окислительно-восстановительными реакциями называется электролизом.

 

Законы Фарадея

 

I. Масса вещества, которая выделяется на электроде, прямо пропорциональна заряду, протекшему через электролит:

m=kq

k – электрохимический эквивалент вещества.

q=I\Delta t, тогда

m=kI\Delta t

 

II.

k=\frac{1}{F}\frac{\mu}{n}

\frac{\mu}{n} – химический эквивалент вещества;

\mu – молярная масса;

n – валентность

Электрохимические эквиваленты веществ пропорциональны химическим.

F – постоянная Фарадея;

F=96484\frac{Кл}{моль}\approx 9,65\cdot 10^{4}\frac{Кл}{моль}

 

Объединенный закон электролиза

 

Подставим k в выражение для m (I закон Фарадея), получаем:

m=kI\Delta t=\frac{1}{F}\frac{\mu}{n}I\Delta t
m=\frac{1}{F}\frac{\mu}{n}I\Delta t

F=N_{A}\cdot e , где N_{A} – постоянная Авогадро; e – заряд электрона

m=\frac{1}{N_{A}\cdot e}\frac{\mu}{n}I\Delta t

Физический смысл электрохимического эквивалента.

PostojannyiTok ElektrohimicheskiiSmysl

Электрохимический эквивалент равен отношению массы иона к его заряду:

k=\frac{m_{oi}}{q_{oi}}