Презентация на тему Электролиз растворов электролитов

2006 год
Электрический ток в различных средах

Электрический ток в жидкостях

можно разделить на 2 группы:
ЖИДКОСТИ
ПРОВОДЯЩИЕ
НЕПРОВОДЯЩИЕ
Содержащие свободные заряженные частицы

(диссоциирующие) - электролиты

Не содержащие свободные заряженные частицы (недиссоциирующие)

К ним относятся растворы (чаще всего водные) и расплавы солей, кислот и оснований

К ним относятся дистилированная вода, спирт, минеральное масло…

Электролитической диссоциацией называется распад нейтральных молекул вещества в растворителе на положительные и отрицательные ионы

→ Na+ + Cl-
Диссоциация других веществ:
CuSO4 → Cu

2+ + SO42-

HCl → H + + Cl-

H2SO4 → H+ + H+ + SO42-

CaCl2 → Ca 2+ + Cl- + Cl-

При диссоциации ионы металлов и водорода всегда заряжены положительно, а ионы кислотных радикалов и группы ОН - отрицательно

но при создании электрического поля характер движения становится упорядоченным:

положительные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательные ионы (анионы) движутся к аноду

+ (анод)

- (катод)

+

+

+

-

-

-

+

-

Электрический ток в электролитах представляет собой упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов

достигают электродов (на примере медного купороса)
CuSO4 → Cu 2+

+ SO42-

+

+

- (катод)

Положительные ионы меди, подходя к катоду, получают два недостающих электрона, восстанавливаясь до металлической меди

В процессе протекания тока через электролит на катоде происходит оседание слоя чистой меди – электролиз раствора медного купороса

Cu 2+ + 2 е → Cu 0

На катоде:

Cu 2+

Cu 2+

электродах вследствие окислительно – восстановительных реакций при прохождении тока

через электролит называется электролизом

Сульфат - ионы SO42- , подходя к аноду, отдают ему два лишних электрона, которые через источник тока поступают на катод и присоединяются к положительным ионам меди

SO42-

SO42-

законы английский физик Майкл Фарадей в 1834 году
Майкл

Фарадей (1791 – 1867) Открыл явление электромагнитной индукции, законы электролиза, ввел представления об электрическом и магнитном поле

Первый закон электролиза

Масса вещества, выделившегося на электродах при электролизе, прямо пропорциональна величине заряда, прошедшего через электролит

k – электрохимический эквивалент вещества
(равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит заряда 1 Кл)

Если учесть, что q = I t, то

электричества (электрическом заряде, прошедшем через электролит) масса вещества, выделившегося

при электролизе, пропорциональна отношению молярной массы вещества к валентности

M – масса выделившегося вещества k – электрохимический эквивалент М – молярная масса вещества z – валентность вещества

Заряд, необходимый для выделения 1 моля вещества, одинаков для всех электролитов. Он называется числом Фарадея F

Электрохимический эквивалент и число Фарадея связаны соотношением

Как отсюда экспериментально определить заряд электрона?

является Б. С. Якоби, который изобрел в 1836 году

гальванопластику

Борис Семенович Якоби (1801 – 1874) – русский академик, открывший гальванопластику, создавший первую конструкцию электродвигателя

Гальванотехника - это отрасль прикладной электрохимии, смысл которой состоит в получении электролитическим путем металлических копий каких-либо предметов (гальванопластика) или же в нанесении этим же способом металлических покрытий на какие-либо поверхности (гальваностегия). Способ этот в свое время широко использовался в полиграфической промышленности и в определенных случаях применяется и сейчас

меди



+ анод
- катод
Катод – тонкая пластина чистой меди,

анод – толстая пластина неочищенной меди

CuSO4

При прохождении тока через электролит на катоде оседает чистая медь, анод расходуется и истощается

Примеси остаются в электролите или оседают на дно

При плотности тока 0,3 А на 1 дм2 процесс идет несколько дней

алюминия
Алюминий получают электролитическим способом из глинозема (вспомните –

алюминий является одним из самых распространенных химических элементов земной коры и содержится в любой глине)

Электролитическим способом получают:
Магний, натрий, калий, кальций …
Соду, хлор, хлористый кальций …

Осуществив, например, электролиз раствора поваренной соли NaCl, мы можем получить сразу 3 полезных химических вещества:
Газообразные водород и хлор, а также раствор едкого натра NaOH

неокисляющимся металлами для защиты от коррозии
(Ni, Cr, Zn, Ag,

Au, Cu …)

Приведите примеры защитных покрытий в быту и технике

Гальванопластика – получение отслаиваемых копий предмета, полученных путем осаждения

металла на поверхности предмета электролитическим способом

Точность копирования формы предмета очень высокая, т.к. процесс идет на ионном (молекулярном) уровне

Применение:
Получение рельефных копий барельефов, статуй
Изготовление клише, полиграфия
выпуск ценных бумаг, денег

применение и в других областях: получение оксидных защитных

пленок на металлах (анодирование); электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка); электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.); очистка воды - удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной); электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.).

В приложении к презентации – некоторые интересные опыты по электролизу ( с сайта alhimik.ru)