Електричний струм в рідинах: його походження, кількісні та якісні характеристики

Практично кожній людині відомо визначенняелектричного струму як спрямований рух заряджених частинок. Однак вся справа в тому, що походження і рух його в різних середовищах досить сильно відрізняється один від одного. Зокрема, електричний струм в рідинах має дещо іншими властивостями, ніж впорядкований рух заряджених частинок. Йдеться про тих же металевих провідниках.

Основна відмінність полягає в тому, що струм врідинах - це рух заряджених іонів, тобто атомів або навіть молекул, які з якої-небудь причини втратили або придбали електрони. При цьому одним з показників цього руху є зміна властивостей того речовини, за яким дані іони проходять. Спираючись на визначення електричного струму, ми можемо припустити, що при розкладанні негативно заряджені іони будуть рухатися в бік позитивного джерела струму, а позитивні, навпаки, до негативного.

Процес розкладання молекул розчину напозитивні і негативні заряджені іони отримав в науці назву електролітичноїдисоціації. Таким чином, електричний струм в рідинах виникає внаслідок того, що, на відміну від того ж металевого провідника, змінюється склад і хімічні властивості цих рідин, результатом чого є процес переміщення заряджених іонів.

Електричний струм в рідинах, його походження,кількісні та якісні характеристики були однією з головних проблем, вивченням якої довгий час займався знаменитий фізик М. Фарадей. Зокрема, за допомогою численних експериментів йому вдалося довести, що маса виділяється при електролізі речовини безпосередньо залежить від кількості електрики і часу, протягом якого цей електроліз здійснювався. Ні від яких інших причин, за винятком роду речовини, ця маса не залежить.

Крім того, вивчаючи ток в рідинах, Фарадейекспериментально з'ясував, що для виділення одного кілограма будь-якої речовини при електролізі необхідно одне і те ж кількість електричних зарядів. Ця кількість, рівне 9,65 • 10 7 к., Отримало назву числа Фарадея.

На відміну від металевих провідників,електричний струм в рідинах виявляється оточеним молекулами води, які значно ускладнюють пересування іонів речовини. У зв'язку з цим, в будь-якому електроліті можливе утворення струму тільки невеликого напруги. У той же час, якщо температура розчину підвищується, то його провідність збільшується, а напруженість електричного поля зростає.

Електроліз має ще одним цікавимвластивістю. Вся справа в тому, що ймовірність розпаду тієї чи іншої молекули на позитивні і негативні заряджені іони тим вище, чим більше число молекул власне речовини і розчинника. У той же час, в певний момент настає перенасичення розчину іонами, після чого провідність розчину починає знижуватися. Таким чином, найбільш сильна електролітична дисоціація буде проходити в розчині, де концентрація іонів вкрай невелика, проте напруженість електричного струму в таких розчинах буде вкрай низькою.

Процес електролізу знайшов широке застосування врізних промислових виробництвах, пов'язаних з проведенням електрохімічних реакцій. До числа найбільш важливих з них можна віднести отримання металу за допомогою електролітів, електроліз солей, що містять хлор і його похідні, окислювально-відновні реакції, отримання такого необхідного речовини, як водень, полірування поверхонь, гальваніка. Наприклад, на багатьох підприємствах машино- та приладобудування вельми поширений метод рафінування, який представляє собою отримання металу без всяких непотрібних домішок.