ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химия и электрический ток из "Основы общей химии" Таким образом, нейтральные атомы цинка превращаются в ионы, а ионы водорода — в нейтральные атомы (которые затем соединяются в молекулы). Очевидно, что процесс сводится к передаче электронов от цинка ионам водорода. [c.200] Очевидно, что если бы удалось осуществить передачу электронов не непосредственно, а через металлический провод, то по нему потек бы от цинка к меди поток электронов, т. е. электрический ток. [c.201] На рис. V-29 показана схема гальванического элемента, т. е. установки, делающей возможной такую передачу электронов по проводу. Сосуд А и соединяющая оба сосуда трубка В заполнены раствором ZnS04, сосуд S —раствором USO4. В первый из них опущена цинковая пластинка, а во второй — медная. Если соединить обе пластинки проводом, то по нему в указанном стрелкой направлении потечет электрический ток. [c.201] Уменьшение концентрации свободных электронов в металле (ниже обычной для него величины) благоприятствует смещению равновесия вправо, т. е. дополнительному возникновению положительных ионов и их переходу в раствор. Наоборот, увеличение концентрации свободных электронов способствует смещению равновесия влево, т. е. превращению положительных ионов в нейтральные атомы (с выделением последних на поверхности металла). [c.201] Так как в цинке концентрация свободных электронов выше, чем в меди, цинковый электрод обозначается минусом, а медный плюсом. [c.201] Ниже приводятся важнейшие следствия из ряда напряжений. [c.202] Получение электрического тока за счет химических реакций в гальванических элементах разных типов широко распространено на практике. Однако еще чаще для этой цели применяют генераторы, представляющие собой как бы насосы для перекачивания электронов из одной части сети в другую. [c.202] Так как источник тока выкачивает электроны с анода, от подошедших к последнему ионов СГ отнимается по одному электрону и они превращаются в нейтральные атомы. Два таких атома соединяются затем в молекулу и выделяются в виде газообразного хлора. Одновременно катод (содержащий избыток электронов) отдает подошедшим ионам Н электроны и переводит их в нейтральные атомы водорода. Два таких атома образуют молекулу, и газообразный водород улетучивается из сосуда. [c.203] Если несколько видоизменить предыдущий пример, взяв вместо НС1, например, СиСЬ, то процесс у анода останется тем же, тогда как на катоде будет выделяться уже не водород, а металлическая медь. Соответственно подбирая условия (силу тока, состав раствора и т. д.), можно добиться того, что медь будет осаждаться ровным плотным слоем. Метод электролитического покрытия одного металла слоем другого широко используется современной техникой (для никелирования, золочения и т. д.). [c.203] Несколько иначе пойдет процесс, если электролиз СиСЬ производить с медным анодом. Так как атомы Си теряют электроны легче, чем ионы СГ, в этом случае вместо выделения хлора будет происходить переход с анода в раствор ионов Си . Электролиз сведется, следовательно, к переносу меди с анода на катод. Такой перенос имеет большое техническое значение, так как позволяет путем электролиза производить очистку металлов. [c.203] В зависимости от химической активности того или иного элемента переход его из. атомного в ионное состояние, как уже отмечалось выше, происходит с различной легкостью. Следовательно, и обратно — необходимые для перевода различных ионов в нейтральные атомы напряжения электрического тока должны быть различ ыми. Действительно, чем левее стоит металл в ряду напряжений, тем труднее выделить его из раствора при электролизе. [c.203] Так как разрядка у электродов ионов самой воды протекает легче, чем ионов многих электролитов, при электролизе, например, N32804 у катода происходит выделение водорода (за счет ионов Н воды), у анода — кислорода (по схеме 20Н — 2е = Нг0 + 0). В результате катодное пространство обогащается ионами На- и ОН, а анодное — ионами ЗО и Н , т. е. в первом из них накапливается свободная щелочь, а во втором кислота. [c.204] После рассмотрения электролиза становится понятной сущность электропроводности растворов. Если вновь обратиться к рис. У-31, то легко установить, что ток (т. е. поток электронов) сквозь жидкость вовсе и не проходит. Так как, однако, число получаемых анодом электронов равно числу отдаваемых за то же время катодом, во внешней цепи ток идет так же, как он шел бы, если бы электроны непосредственно проходили сквозь жидкость. Поэтому и говорят об электропроводности растворов. [c.204] Естественно, что растворы, не содержащие ионов, т. е. растворы неэлектролитов, тока проводить вообще не могут. Электропроводность растворов электролитов зависит прежде всего от концентрации ионов чем она больше, тем больше и электропроводность. [c.204] Вторым влияющим на электропроводность фактором является з а-р я д ионов. Очевидно, что при прочих равных условиях большее количество электричества может быть перенесено , например, двухвалентными ионами, чем одновалентными, так как каждый из первых отдает (или получает) по два электрона. Чтобы устранить влияние ва-ленуности ионов, при сравнительном изучении электропроводности пользуются нормальными концентрациями растворов. В этом случае больший заряд иона компенсируется его меньшим содержанием. [c.204] Наглядное представление о гидратированном ионе дает рис. У-32. Расположенные около иона молекулы воды поворачиваются к нему противоположно заряженной стороной своего диполя. К свободному концу последнего притягивается второй слой молекул и т. д. до тех пор, пока силы притяжения к иону не станут меньше энергии молекулярного движения в растворе. Таким образом, около иона образуется как бы шуба из молекул воды, которая перемещается вместе с ним при его движении к электроду и тем самым сильно замедляет это движение. [c.205] Однако методов прямого измерения этих разностей потенциалов не существует. Поэтому для получения цифровых данных приходится применять косвенный путь, основанный на том, что общее развиваемое гальваническим элементом макси- -мальное напряжение равно алгебраической сумме всех имеющихся в нем разностей потенциалов. [c.206] Зависимость потенциала водородного алектрода от pH среды. [c.207] Однако равновесие оказывается большей частью настолько смещенным в определенную сторону, что процесс может считаться практически необратимым. Например, для реакции вытеснения меди цинком условие равновесия имеет вид 0,34 -1- 0,03 Ig[ u ] = = —0,76-Ь 0,031д[2п ]. Расчет показывает, что процесс прекратится только тогда, когда остаточная концентрация ионов Си станет в 2- 10 раз меньще наличной кон-цвнтрации ионов 2п . [c.207] Вернуться к основной статье