Ионная проводимость растворов

И расплавов электролитов

При отсутствии внешнего электрического поля ионы вмес­те с нераспавшимися молекулами находятся в хаотическом тепловом движении.

Рис. 22.3

Если сосуд с раствором электролита включить в электриче­скую цепь, то между электродами образуется электрическое поле и ионы в растворе придут в упорядоченное движение (рис. 22.3). Положительно заряженные ионы станут двигаться по направлению напряженности поля, т.е. к катоду (электроду, соединенному с отрицательным полюсом источ­ника тока), а отрицательно заряженные ионы – в противопо­ложном направлении, т. е. к аноду (электроду, соединенному с положи­тельным полюсом источника тока).

Отрицательные ионы, пришед­шие к аноду и называемые поэтому анионами, отдают свои лишние электроны аноду, а посредством его и соединительных проводников – по­ложительному полюсу источника, возмещая на нем недостаток электро­нов. Положительные ионы, пришедшие к катоду и потому на­зываемые катионами, получают недостающие им элект­роны из избытка их на катоде. Так устанавливается во внеш­ней цепи перемещение электронов от отрицательного полюса источника тока к положительному. При этом через раствор электролита заряд переносится вместе с частицами веще­ства – ионами. Такую проводимость называют ионной. В расплавах электролитов проводимость также ионная, так как при плавлении твердых электролитов их молекулы распа­даются на положительные и отрицательные ионы. Жидкие же металлы обладают электронной проводимостью.

Электролиз

При прохождении электрического тока через раствор электролита анионы отдают свои лишние электроны на аноде (в химии это называется окислительной реакцией), а катионы на катоде получают недостающие электроны (восстановитель­ная реакция). Таким образом, на электродах при прохожде­нии через раствор электрического тока происходит выделение веществ, входящих в состав электролитов.

Процесс выделения на электродах вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями, называют электролизом.

В ряде случаев нейтрализуемые на электродах ионы всту­пают в химические реакции с растворителем, растворенными веществами или с веществом электродов. Эти реакции назы­вают вторичными.

Например, при электролизе раствора медного купоро­са (CuSO₄) на катоде выделяется медь, а на аноде – кислот­ный остаток SO₄, который вступает в реакцию с веществом анода – медью:

Сu + SO₄ = CuSO₄.

Благодаря этой реакции концентрация раствора медного купороса остается неизменной. Происходит лишь перенос ме­ди с анода на катод, пока анод полностью не израсходуется.

В случае платинового анода при электролизе раствора мед­ного купороса происходит реакция с растворителем:

2SO₄ + 2Н₂О ® 2H₂SO₄ + О₂.

Молекулы серной кислоты попадают в раствор, а молеку­лярный кислород выделяется в виде пузырьков.