Електролити

1. Електролити

2. ЕЛЕКТРОЛИТНА ДИСОЦИАЦИЯ Електролити – кристални вещества с йонна или полярна връзка. Водните разтвори на тези вещества, както и стопилките на йонните съединения могат да провеждат електричен ток. Електролити са още водните разтвори на неорганичните киселини, основи и соли. Електролитна дисоциация а) ориентация на водните молекули около полюсите на молекулите на електролита б) хидратация на молекулите на електролита в) ионизация г) разпадане на молекулата на хидратирани йони Рекомбинация Динамично равновесие Степен на електролитна дисоциация отрицателни йони – аниони; положителни йони - катиони

3. ТОК В ЕЛЕКТРОЛИТИ - подвижност на йон, [m2 V-1s-1] Закон на Ом С увеличаването на температурата вискозитетът на разтвора намалява, степента на дисоциация и подвижността на йоните нарастват и проводимостта нараства.

4. ЕЛЕКТРОЛИЗА Електролиза – процес на отлагане на вещество върху електродите при протичане на ток в електролит. Ако анодът е от мед (Cu), а катодът от въглен (С), медните йони се отлагат върху катода във вид на неутрални атоми, а сулфатните йони взаимодействат с анода: Анодът се разтваря, а концентрацията на медния сулфат в разтвора остава постоянна. Тъй като положителните йони (водородните и металните йони) се насочват към катода, а отрицателните йони (хидроксилните и киселинните йони) се движат към анода, процесите при протичането на ток в електролита зависят от възможните химични реакции между йоните и електродите.

5. ЕЛЕКТРОЛИЗА. ЗАКОНИ НА ФАРАДЕЙ I. Масата М на отделеното върху електрода вещество e правопропорционална на заряда Q, преминал през електролита. k - електрохимичен еквивалент [kg/C] m, q– маса и заряд на един йон, N – брой на отделените йони Електрохимичният еквивалент е равен на реципрочната стойност на специфичния заряд q/mна йона.

6. - моларна маса - химичен еквивалент ЕЛЕКТРОЛИЗА. ЗАКОНИ НА ФАРАДЕЙ z – валентност; II. Електрохимичният еквивалент е правопропорционален на химичния еквивалент. - безразмерна величина, численно равна на масата на елемента, изразена в грамове, която замества в химичните съединения 1,0078 g водород. = електричния заряд, който трябва да се пропусне през електролита, за да се отдели върху един от електродите един мол едновалентно вещество - число на Фарадей I+II.

7. ПРИЛОЖЕНИЕ НА ЕЛЕКТРОЛИЗАТА • Електролитен метод за получаване на чисти метали (рафиниране).При електролизата анодът се разтваря. Например, получаване на чиста мед. Получената от рудата мед се излива във вид на пластини и се поставя вместо анод в разтвор на меден сулфат CuSO4. Подбирайки напрежението между електродите във ваната (0,20-0,25 V), може да се постигне отделяне върху катода на метална мед. При товапримесите или преминават в разтвора без да се отделят върху катода или падат на дъното на ваната като шлам. Катионите на веществото на анода се съединяват с SO42-, а върху катода при това напрежениесе отделя чиста мед. Анодът „се разтваря”. Така се получава 99,99% чиста мед. По аналогичен начин се очистват и скъпоценните метали (злато и сребро). Алуминият се добива единствено чрез електролиза на стопилка на боксит. • Галванотехника • Това е област от приложната електрохимия, която се занимава с процеси на нанасяне на метални покрития върху повърхността на метални и неметални изделия чрез пропускане на електрически ток през разтвор от техни соли. • Галваностегията е процес при който чрез електролиза метален предмет се покрива със слой от друг метал. Особено важно е покриването с метали, които трудно се окисляват – никелиране, хромиране, посребряване и позлатяване – за защита на предмети от корозия. За по-равномерно покритие се правят два анода и предметът се поставя между тях. • Галванопластиката е процес, при който се изготвя релефно метално копие на предмет. Отначало се прави восъчно копие, то се натрива с графит и се потапя в електролитна вана в качеството на катод. Върху него се отлага метала. Намира приложение в полиграфията при изготвянето на печатарските форми. • Електролизата се прилага още за: • създаване на окисно-защитни покрития върху метали (анодиране); • електрохимическа обработка на повърхността на метални изделия (полиране); • електрохимическо оцветяване на метали (например, мед, цинк, хром и др.); • очистване на водатаот разтворени в нея примеси. В резултат се получава „мека” вода (близка по свойства до дестилираната); • електрохимическо заточванена режещи инструменти (хирургически ножове, ножчета за бръснене и др.).

8. Първият технически акумулатор е бил съставен от две оловни пластини, потопени във воден разтвор на сярна киселина Н2SO4. Оловните пластини, взаимодействат със сярната киселина и се покриват със слой оловен сулфат PbSO4. При пропускане на ток от външен източник, отрицателните йони се преместват към анода и превръщат сулфата в оловен прекис: Положителните водороднийонисе преместват към катода и възстановяват сулфата в метално олово: По такъв начин възниква рязка асиметрия на електродите: единият от тях е оловен, а другият – от оловен прекис. Акумулаторът е „зареден” и представлява галваничен елемент, който може да служи като източник на ток. Давайки ток във външната верига, акумулаторът се разрежда, процесите протичат в обратен ред. В края на разреждането двете пластини са покрити с еднакъв слой оловен сулфат и ЕДН пада до нула. ГАЛВАНИЧНИ ВЕРИГИ Ако потопим два еднакви метални електрода в електролит, при протичането на ток те ще се поляризират и ще образуват галваничен елемент, който известно време може да служи като източник на ток. Това е акумулатор. Той трябва да отговаря на две условия: 1. Поляризацията на електродите да е устойчива; 2. Процесите в акумулатора да са обратими.

9. Процеси: • - проникване на положителни метални йони в електролита; • отлагане на йони от електролита върху метална повърхност (електрод). Възникване на електрохимичен потенцал Елемент на Даниел Zn електрод във воден разтвор на ZnSO4 Елемент на Лекланше Zn катод, въглен (С) – анод, в разтвор на нишадър (NH4Cl).

10. ПОЛЯРИЗАЦИЯ НА ЕЛЕКТРОДИТЕ Ако двата електрода са еднакви, при пропускане на ток, те ще се променят и след изключване на тока, между тях ще възникне електродвижещо напрежение. Пример: Платинови електроди в разтвор на меден сулфат. Пропуска се ток, върху катода се отделя мед, а сулфатния остатък взаимодейства с водата близо до анода и образува сярна киселина, като при реакцията се отделя кислород. При изключването на тока, се образува галваничен елемент – поляризационен. Той може да служи като източник на ток докато се възстанови първоначалната симетрия. Възникналото поляризационно напрежение има обратна посока на породилото го. Подобно явление се наблюдава и при останалите галванични елементи и то е причина за намаляване на ефективността им. За предотвратяване на поляризацията на електродите, се подбират подходяща комбинация от метали и електролити (пример: нормален елемент на Вестон).