Электролиз простыми словами в физике

Электролиз

Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный [1] . Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.

Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения алюминия, водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений [источник не указан 1318 дней] , диоксида марганца [2] , пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование). Также, электролиз является основным процессом, благодаря которому функционирует химический источник тока.

Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).

Первый закон Фарадея

Основная статья: Законы электролиза Фарадея

В 1832 году Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит:
$m=k\cdot q=k\cdot I\cdot t$
если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I. Коэффициент пропорциональности называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

Вывод закона Фарадея

$m = m_i N_i \,\!$ (1) $m_i = \frac<\mu>» width=»» height=»» /> (2) <img decoding=$ (4) $q_i = e z \,\!$ , где z — валентность атома (иона) вещества, e — заряд электрона (5)

Подставляя (2)-(5) в (1), получим

$m = \frac<\mu> I \Delta t» width=»» height=»» /> <img decoding=$

где — постоянная Фарадея.

$k = \frac<\mu>» width=»» height=»» /> <img decoding=$

Второй закон Фарадея

Электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты.

Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы A иона к его валентности z. Поэтому электрохимический эквивалент

$k \ = \ < 1 \over F > \cdot < A \over z >» width=»» height=»» /> <img decoding=$

где — постоянная Фарадея.

Второй закон Фарадея записывается в следующем виде:

$~m=\frac<M It><nF>» width=»» height=»» /> где <img decoding=$ — молярная масса данного вещества, образовавшегося (однако не обязательно выделившегося — оно могло и вступить в какую-либо реакцию сразу после образования) в результате электролиза, г/моль; — сила тока, пропущенного через вещество или смесь веществ (раствор, расплав), А; $~<\Delta>t» width=»» height=»» /> — время, в течение которого проводился электролиз, с; <img decoding=$ — постоянная Фарадея, Кл·моль −1 ; — число участвующих в процессе электронов, которое при достаточно больших значениях силы тока равно абсолютной величине заряда иона (и его противоиона), принявшего непосредственное участие в электролизе (окисленного или восстановленного). Однако это не всегда так; например, при электролизе раствора соли меди(II) может образовываться не только свободная медь, но и ионы меди(I) (при небольшой силе тока).

Изменение электролизом веществ

Не все вещества будут электролизироваться при пропускании электрического тока. Существуют некоторые закономерности и правила.

Катионы активных металлов	Катионы менее активных металлов	Катионы неактивных металлов
Li + , Cs + , Rb + , K + , Ba 2+ , Sr 2+ , Ca 2+ , Na + , Mg 2+ , Be 2+ , Al 3+	Mn 2+ , Cr 3+ , Zn 2+ , Ga 3+ , Fe 2+ , Cd 2+ , In 3+ , Tl + , Co 2+ , Ni 2+ , Mo 4+ , Sn 2+ , Pb 2+	Bi 3+ , Cu 2+ , Ag + , Hg 2+ , Pd 3+ , Pt 2+ , Au 3+
Тяжело разряжаются (только из расплавов), в водном растворе электролизу подвергается вода с выделением водорода	В водном растворе восстанавливается металл (при малой концентрации катионов в растворе — металл и водород)	Легко разряжаются и восстанавливается только металл

Анионы кислородсодержащих кислот и фторид-ион	Гидроксид-ионы; анионы бескислородных кислот (кроме F − )
PO₄ 3− , CO₃ 2− , SO₄ 2− , NO₃ − , NO₂ − , ClO₄ − , F −	OH − , Cl − , Br − , I − , S 2−
Тяжело разряжаются (только из расплавов), в водном растворе электролизу подвергается вода с выделением кислорода	Легко разряжаются

Примеры

Расплавы

1) Активные металлы

1.Соль активного металла и бескислородной кислоты

K»катод»(-): Na + + 1e = Na 0

A»анод»(+): Cl − — 1e = Cl 0 ; Cl 0 +Cl 0 =Cl₂

Вывод: 2NaCl → (электролиз) 2Na + Cl₂

2.Соль активного металла и кислородосодержащей кислоты

K(-): 2Na + +2e =2Na 0

3. Гидроксид: активный металл и гидроксид-ион

Вывод: 4NaOH → (электролиз) 4Na + 2H₂O + O₂

2) Менее активные металлы

3) Неактивные металлы

Растворы

1) Активные металлы

1.Соль активного металла и бескислородной кислоты

A»анод»(+): Cl − — 1e = Cl 0 ; Cl 0 +Cl 0 =Cl₂

Вывод: 2NaCl + 2H₂O(электролиз) → H₂ + Cl₂ +2NaOH

2.Соль активного металла и кислородсодержащей кислоты

3. Гидроксид: активный металл и гидроксид-ион

2) Менее активные металлы

1.Соль менее активного металла и бескислородной кислоты

K»катод»(-): Zn 2+ + 2e = Zn 0

A»анод»(+): 2Cl − — 2e = 2Cl 0

Вывод: ZnCl₂ (электролиз) → Zn + Cl₂

2.Соль менее активного металла и кислородсодержащей кислоты

K(-): Zn 2+ + 2e = Zn 0

3. Гидроксид: невозможно (нерастворим)

3) Неактивные металлы

Мнемоническое правило

Для запоминания катодных и анодных процессов в электрохимии существует следующее мнемоническое правило:

У анода анионы окисляются.
На катоде катионы восстанавливаются.

В первой строке все слова начинаются с гласной буквы, во второй — с согласной.

КАТод — КАТионы (ионы у катода)
АНод — АНионы (ионы у анода)

Электролиз в газах

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 11 мая 2011.

Электролиз в газах, при наличии ионизатора, объясняется тем, что при прохождении через них постоянного электрического тока, наблюдается выделение веществ на электродах. Законы Фарадея в газах не действительны, но существуют несколько закономерностей;

1) При отсутствии ионизатора электролиз проводиться не будет даже при высоком напряжении.

2) Электролизу подвергаются только бескислородные кислоты в газообразном состоянии и некоторые газы.

3) Уравнения электролиза как в электролитах, так и в газах всегда остаются постоянными.

См. также

Электрохимия
Ионная жидкость
Алюминий
Выпрямитель
Физические основы
Электрофлотация

Примечания

↑ Обратное обозначение знака катода и анода встречается в литературе при описании гальванических элементов
↑Электросинтез — Химическая энциклопедия

Ссылки

Процессы, протекающие при электролизе
Статья «Электролиз» (Химическая энциклопедия)
Электродиализ
Электрофлотация

Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей.

Статьи, относящиеся к электролизу
Начала электролиза	Химические источники тока • Законы Фарадея • Стандартный электродный потенциал
Электролитические процессы
Материалы, полученные электролизом	Алюминий • Металлический кальций • Хлор • Фтор • Водород • Металлический литий • Магний • Металлический калий • Металлический натрий • Гидроксид натрия • Цинк
См. также	Электрохимия •

Химические методы разделения
Дефлегмация \| Дистилляция \| Зонная плавка \| Многократное испарение \| Однократное испарение \| Постепенное испарение \| Рефлюкс (химия) \| Твердофазная экстракция \| Фракционированная конденсация \| Хроматография \| Электролиз \| Экстракция

Химические методы разделения

Электричество
Электрохимия
Окислительно-восстановительные реакции

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы:

Виды спорта
Постоянная Фарадея

Полезное

Смотреть что такое «Электролиз» в других словарях:

электролизёр — электролизёр … Русское словесное ударение
электролизёр — электролизёр, а … Русский орфографический словарь
электролизёр — электролизёр … Словарь употребления буквы Ё
электролизёр — электролизёр, электролизёры, электролизёра, электролизёров, электролизёру, электролизёрам, электролизёр, электролизёры, электролизёром, электролизёрами, электролизёре, электролизёрах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А.… … Формы слов
ЭЛЕКТРОЛИЗ — совокупность электрохим. процессов, проходящих на электродах, погружённых в электролит, при прохождении по нему электрич. тока. В результате этих процессов в ва, входящие в состав электролита, выделяются в свободном виде. Проводимость… … Физическая энциклопедия
ЭЛЕКТРОЛИЗ — (греч.) Разложение химических соединений посредством электрического (гальванического) тока на их составные части. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЭЛЕКТРОЛИЗ греч. Разложение химических соединений на … Словарь иностранных слов русского языка
электролиз — а, м. électrolyse f., > нем. Elektrolyse. Разложение веществ при помощи электрического тока на составные элементы (напр. воды на кислород и водород). Павленков 1911. Химический процесс разложения вещества на составные части при прохождении… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ЭЛЕКТРОЛИЗ — ЭЛЕКТРОЛИЗ, ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ, происходящая при прохождении постоянного тока через ЭЛЕКТРОЛИТ. Процесс заключается в перемещении положительных ионов к отрицательному ЭЛЕКТРОДУ (КАТОДУ) и отрицательных ионов к положительному электроду (АНОДУ).… … Научно-технический энциклопедический словарь
электролизёр — а, м. électrolyseur m. Аппарат для электролиза, состоящий из наполненного электролитом сосуда и расположенных в нем электродов. Электролизер для получения химических продуктов. Электролизер высокого давления. БАС 1. Продукт в виде шлама золота и… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
электролиз — Ток, проходя по жидким проводникам, разлагает их на составные части. Поэтому жидкие проводники называются проводниками второго рода или электролитами в отличие от металлических проводников, которые называются проводниками. Разложение электролитов … Справочник технического переводчика
ЭЛЕКТРОЛИЗ — ЭЛЕКТРОЛИЗ, процессы электрохимического окисления восстановления, происходящие на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении… … Современная энциклопедия

Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

�� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
Искать во всех словарях
Искать в переводах
Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Что такое электролиз и где он применяется?

Вопрос о том, что такое электролиз, рассматривается еще в школьном курсе физике, и для большинства людей не является секретом. Другое дело – его важность и практическое применение. Этот процесс с большой пользой используется в различных отраслях и может пригодиться для домашнего мастера.

Что такое электролиз и где он применяется?

Что такое электролиз?

Электролиз представляет собой комплекс специфических процессов в системе электродов и электролита при протекании по ней постоянного электрического тока. Его механизм основывается на возникновении ионного тока. Электролит – это проводник 2-го типа (ионная проводимость), в котором происходит электролитическая диссоциация. Она связана с разложением на ионы с положительным (катион) и отрицательным (анион) зарядом.

Электролизная система обязательно содержит положительный (анод) и отрицательный (катод) электрод. При подаче постоянного электрического тока катионы начинают двигаться к катоду, а анионы – к аноду. Катионами в основном являются ионы металлов и водород, а анионами – кислород, хлор. На катоде катионы присоединяют к себе избыточные электроны, что обеспечивает протекание восстановительной реакции Men+ + ne → Me (где n – валентность металла). На аноде, наоборот, электрон отдается из аниона с протеканием окислительной реакции.

Таким образом, в системе обеспечивается окислительно-восстановительный процесс. Важно учитывать, что для его протекания необходима соответствующая энергия. Ее должен обеспечить внешний источник тока.

Законы электролиза Фарадея

Великий физик М.Фарадей своими исследованиями позволил не только понять природу электролиза, но и производить необходимые расчеты для его осуществления. В 1832 г. появились его законы, связавшие основные параметры происходящих процессов.

Читайте также: Что такое короткое замыкание по-простому?

Первый закон

Первый закон Фарадея гласит, что масса восстанавливающегося на аноде вещества прямо пропорциональна электрическому заряду, наведенному в электролите: m = kq = k*I*t, где q — заряд, k – коэффициент или электрохимический эквивалент вещества, I – сила тока, протекающего через электролит, t – время прохождения тока.

Что такое электролиз и где он применяется?

Второй закон

Второй закон Фарадея позволил определить коэффициент пропорциональности k. Он звучит следующим образом: электрохимический эквивалент любого вещества прямо пропорционален его молярной массе и обратно пропорционален валентности. Закон выражается в виде:

Что такое электролиз и где он применяется?

k = 1/F*A/z, где F – постоянная Фарадея, А- молярная масса вещества, z – его химическая валентность.

С учетом обоих законов можно вывести окончательную формулу для расчета массы, оседающего на электроде вещества: m = A*I*t/(n*F), где n – количество электронов, участвующих в электролизе. Обычно n соответствует заряду иона. С практической точки зрения важна связь массы вещества с подаваемым током, что позволяет контролировать процесс, изменяя его силу.

Электролиз расплавов

Один из вариантов электролиза – использование в качестве электролита расплав. В этом случае в электролизном процессе участвуют только ионы расплава. В качестве классического примера можно привести электролиз солевого расплава NaCl (поваренная соль). К аноду устремляются отрицательные ионы, а значит, выделяется газ (Cl). На катоде будет происходить восстановление металла, т.е. оседание чистого Na, образующегося из положительных ионов, притянувших избыточные электроны. Аналогично можно получать другие металлы (К, Са, Li и т.д.) из расправа соответствующих солей.

Что такое электролиз и где он применяется?

При электролизе в расплаве электроды не подвергаются растворению, а участвуют только в качестве источника тока. При их изготовлении можно использовать металл, графит, некоторые полупроводники. Важно, чтобы материал имел достаточную проводимость. Один из наиболее распространенных материалов – медь.

Особенности электролиза в растворах

Электролиз в водном растворе существенно отличается от расплава. Здесь имеют место 3 конкурирующих процесса: окисление воды с выделением кислорода, окисление аниона и анодное растворение металла. В процессе задействованы ионы воды, электролита и анода. Соответственно, на катоде может происходить восстановление водорода, катионов электролита и металла анода.

Что такое электролиз и где он применяется?

Возможность протекания указанных конкурирующих процессов зависит от величины электрических потенциалов системы. Протекать будет только тот процесс, который требует меньше внешней энергии. Следовательно, на катоде будут восстанавливаться катионы, имеющие максимальный электродный потенциал, а на аноде – окисляться анионы с наименьшим потенциалом. Электродный потенциал водорода принят за «0». Для примера, у калия он равен (-2,93 В), натрия – (-2,71 В), свинца (-0,13 В), а у серебра – (+0,8 В).

Электролиз в газах

Газ может исполнить роль электролита только при наличии ионизатора. В этом случае ток, проходя через ионизированную среду, вызывает необходимый процесс на электродах. При этом законы Фарадея не распространяются на газовый электролиз. Для его осуществления необходимы такие условия:

Без искусственной ионизации газа не поможет ни высокое напряжение, ни большой ток.
Для электролиза подходят лишь кислоты, не содержащие кислорода и находящиеся в газообразном состоянии, и некоторые газы.

Важно! При выполнении необходимых условий процесс протекает аналогично электролизу в жидком электролите.

Особенности процессов, происходящих на катоде и аноде

Для практического применения электролиза важно понимать, что происходит на обоих электродах при подаче электрического тока. Характерны такие процессы:

Что такое электролиз и где он применяется?

Катод. К нему устремляются положительно заряженные ионы. Здесь происходит восстановление металлов или выделение водорода. Можно выделить несколько категорий металлов по катионной активности. Такие металлы, как Li, K, Ba, St, Ca, Na, Mg, Be, Al, хорошо восстанавливаются только из расплава солей. Если используется раствор, то выделяется водород за счет электролиза воды. Можно обеспечить восстановление в растворе, но при достаточной концентрации катионов, у следующих металлов — Mn, Cr, Zn, Fe, Cd, Ni, Ti, Co, Mo, Sn, Pb. Процесс протекает наиболее легко для Ag, Cu, Bi, Pt, Au, Hg.
Анод. К этому электроду поступают отрицательно заряженные ионы. Окисляясь, они отбирают электроны у металла, что приводит к их анодному растворению, т.е. переходу в положительно заряженные ионы, которые направляются к катоду. Анионы также подразделяются по своей активности. Только из расплавов могут разряжаться такие анионы PO4, CO3, SO4, NO3, NO2, ClO4, F. В водных растворах электролизу подвергаются не они, а вода с выделением кислорода. Наиболее легко реагируют такие анионы, как ОН, Cl, I, S, Br.

При обеспечении электролиза важно учитывать склонность материала электродов к окислению. В этом отношении выделяются инертные и активные аноды. Инертные электроды делаются из графита, угля или платины и не участвуют в снабжении ионами.

Факторы, влияющие на процесс электролиза

Процесс электролиза зависит от следующих факторов:

Состав электролита . Значительное влияние оказывают различные примеси. Они подразделяются на 3 типа – катионы, анионы и органика. Вещества могут быть более или менее отрицательными, чем основной металл, что и мешает процессу. Среди органических примесей выделяются загрязнители (например масла) и ПАВ. Их концентрация имеет предельно допустимые значения.
Плотность тока . В соответствии с законами Фарадея, масса осаждаемого вещества увеличивается с увеличением силы тока. Однако возникают неблагоприятные обстоятельства – концентрированная поляризация, повышенное напряжение, интенсивный разогрев электролита. С учетом этого существуют оптимальные значения плотности тока для каждого конкретного случая.
рН электролита . Кислотность среды также выбирается с учетом металлов. Например оптимальное значение кислотности электролита для цинка – 140 г/куб.дм.
Температура электролита . Она влияет неоднозначно. С увеличением температуры растет скорость электролиза, но повышается и активность примесей. Для каждого процесса есть оптимальная температура. Обычно она находится в пределах 38-45 градусов.

Важно! Электролиз можно ускорить или замедлить путем различных воздействий и выбора состава электролита. Для каждого варианта применения существует свой режим, который следует строго соблюдать.

Где применяется электролиз?

Электролиз применяется во многих сферах. Можно выделить несколько основных направлений использования для получения практических результатов.

Гальваническое покрытие

Тонкое, прочное гальваническое покрытие из металла можно наложить путем электролиза. Покрываемое изделие устанавливается в ванну в виде катода, а электролит содержит соль нужного металла. Так можно покрыть сталь цинком, хромом или оловом.

Что такое электролиз и где он применяется?

Электроочистка — рафинирование меди

Примером электроочистки может служить такой вариант: катод – чистая медь, анод – медь с примесями, электролит – водный раствор медного сульфата. Медь из анода переходит в ионы и оседает в катоде уже без примесей.

Что такое электролиз и где он применяется?

Добыча металлов

Для получения металлов из солей они переводятся в расплав, а затем обеспечивается электролиз в нем. Достаточно эффективен такой способ для получения алюминия из бокситов, натрия и калия.

Что такое электролиз и где он применяется?

Анодирование

При этом процессе покрытие выполняется из неметаллических соединений. Классический пример – анодирование алюминия. Алюминиевая деталь устанавливается, как анод. Электролит – раствор серной кислоты. В результате электролиза на аноде оседает слой из оксида алюминия, обладающего защитными и декоративными свойствами. Указанные технологии широко используются в различных отраслях промышленности. Можно осуществить процессы и своими руками с соблюдением техники безопасности.

Энергетические затраты

Электролиз требует больших энергетических затрат. Процесс будет иметь практическую ценность при достаточной величине анодного тока, а для этого необходимо приложить значительный постоянный ток от источника электроэнергии. Кроме того, при его проведении возникают побочные потери напряжения – анодное и катодное перенапряжение, потери в электролите за счет его сопротивления. Эффективность работы установки определяется путем отнесения мощности энергозатрат к единице полезной массы полученного вещества.

Электролиз давно и с высокой эффективностью используется в промышленности. Анодированные и гальванические покрытия стали обычным явлением в повседневной жизни, а добыча и обогащение материалов помогает добывать многие металлы из руды. Процесс можно запланировать и рассчитать, зная основные его закономерности.

Расскажите что такое электролиз, простыми словами)

Есть слово с греческими корнями
Лизис (от греч. λυσις) — растворение, разрушение.
Электролиз соответсвенно будет означать «разрушение под действием электрического тока».
Педийное определение
Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, которое возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.
————————-
В растворе или в расплаве ионы, образующие соли диссоциируют, а под дествием электрического поля «разбегаются» к электродам — Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др. ) — движутся к катоду (отрицателный электрож) , отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду (положительный электрод) .

Любое непростое вещество состоит из ионов, так? То есть, скрепленных, связанных заряженных частиц, грубо говоря. Но интересен тот факт, что эти частицы можно разделить.

Электролизом и будет называться разделение под действием тока, однако не все так просто. Возьмем например поваренную соль NaCl. Когда мы ее растворяем в воде, она «исчезает», а почему? Вот люди и задались вопросом, а какого черта она пропадает то?

Все дело в том, что в воде, растворителе, она ДИССОЦИИРУЕТ, то есть распадается на ионы. Ну, более глубоко говоря, разлагается потому, что связи рвут молекулы воды (растворителя в общем случае).
Так вот и получается, что вместо NaCl, заряд которого равен нулю ( то есть, (NaCl)0 ), мы получаем отдельно и Na+ и Cl- — два иона.

Но стоит тогда вопрос, а как нам эти ионы «поймать»? Можно ли из соли этой получить металлический натрий, молекулярный хлор? Оказывается да!

Если проводить электролиз расплава (стоит подметить, что это возможно в жидкостях) хлорида натрия, то получим металлический натрий и хлор.
Однако если взять раствор хлорида натрия, то, надеюсь, тебе известно, что натрий мигом прореагирует с водой, а хлор немного растворится и улетучится. Кстати, хлор при растворении не так диссоциирует, об этом иначе как-нибудь))

Давай теперь представим как, что, по чем. Берут катоды и аноды. На аноды (проводники с отриц. зарядом) летят положительные частицы (по закону Кулона), а на катоды соответственно отрицательные. Летят они, конечно же, со временем, поэтому сразу кусок натрия из расплава объемного ты не получишь — нужно ждать)))
Получение металлов путем электролиза — дело грязное))))))))) В металле очень много примесей относительно представляемых мною стандартов))))

С химической точки я тебе объяснил все, что нужно знать. С физической — читай «закон Фарадея». Там и формулы, и вся теория в подробностях.

Валерия НовиковаЗнаток (278) 7 лет назад
Спасибо большое:)

Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении составных частей растворённых веществ, которое возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.

Конспект урока физики на тему «Электрический ток в жидкостях, закон электролиза, применение»

Цели: Разъяснить физическую природу электропроводности жидких проводников, осуществить вывод закона электролиза в свете электронных представлений, научить учащихся применять закон при решении задач.

приборы для демонстрации опыта,
дополнительная литература,
учебник физики 10 кл.,
портреты ученых: Б.С. Якоби, М.М. Фарадей

1. Вступительное слово преподавателя

С электропроводностью растворов солей в воде связано очень многое в нашей жизни.

С первого удара сердца (“живое” электричество в теле человека, на 80% состоящем из воды) до автомобилей на улице, плееров и мобильных телефонов (неотъемлемой частью этих устройств являются “батарейки” — электрохимические элементы питания и различные аккумуляторы — от свинцово-кислотных в автомобилях до литий-полимерных в самых дорогих мобильных телефонах”. В огромных, дымящихся ядовитыми парами чанах из расплавленного при огромной температуре боксита электролизом получают алюминий — “крылатый” металл для самолетов и банок для “фанты”. Все вокруг — от хромированной решетки радиатора иномарки до посеребренной сережки в ухе когда-либо сталкивалось с раствором или расплавом солей. А, следовательно, с электрическим током в жидкостях. Не зря это явление изучает целая наука — электрохимия, но нас сейчас больше интересуют физические основы этого явления

2. Демонстрация опыта:

Дистилированная вода не проводит ток в собранной установке. Лампочка не загорается, а если добавим в эту воду немного кислоты или соли, то в цепи появится ток и лампочка загорит. Происходит распад молекулы на (+) и (-) ионы, электролитическая диссоциация (связь с химией).

“Атомы вещества каким-то образом одарены электрическими силами или связаны с ними, и им они обязаны своими наиболее замечательными качествами.” (М. Фарадей)

Вывод: электронная и ионная проводимость растворов

Электрический ток в растворах и расплавах электролитов приводит к выделению на электродах веществ, входящих в состав электролита. Это явление называется электролизом и в 1800 году его открыли английские ученые У. Никольсон и А. Карлей, а исследовал — английский физик М. Фарадей в 1834 году, он также ввел термины: катод, электроды, анод, электролиз, электролиты.

4. Закон Фарадея (1843 год)

Масса вещества, выделившегося на электроде за время при прохождении электрического тока, пропорциональна силе тока и времени, где — электрохимический эквивалент вещества.

“Электролиз важно знать, чтобы массу рассчитать, которая в растворе выделяется, когда в нем токи появляются. Пусть в растворе будет медный купорос, на катоде видим меди прирост. Масса меди будет больше при том, если токи больше времени в нем. Не простой ведь он, Фарадея, англичанина закон”.

5. Применение электролиза (работа по учебнику)

а) электролитический метод получения чистых металлов (рафинирование). Хорошим примером является электролитическое очищение меди, драгоценных металлов — золото и серебро.

б) посредством электролиза можно покрыть металлические предметы слоем другого металла. Этот процесс называется гальваностегией. Особое техническое значение имеют покрытия трудноокисляемыми металлами: никелирование и хромирование.

в) гальванопластика- изготовление рельефной копии предмета. Этот процесс был разработан русским ученым Б. С. Якоби (1801-1874 г.), который в 1836 году применил этот способ для изготовления полых фигур для Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге

г) получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование)

д) электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка)

е) электрохимическое окрашивание металлов (медь, латунь, цинк)

ж) очистка воды – удаление из нее растворимых примесей, в результате получается так называемая мягкая вода

з) электрохимическая заточка режущих инструментов (хирургические ножи, бритвы)

6. Сообщение: биография М. Фарадея.

Фарадей Майкл (1791-1867) — английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле, иностранный почетный член Петербургской А. Н.(1830). Обнаружил химическое действие электрического тока, взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, магнетизмом и светом. Открыл (1831 г) электромагнитную индукцию-явление, которое легло в основу электротехники. Установил (1833-1834 г.) законы электролиза, открыл пара- и диамагнетизм, вращение плоскости поляризации света в магнитном поле. Даже далеко не полный перечень того, что внес в науку Фарадей, дает представление об исключительном значении его трудов.

Точка зрения на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стала неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике.

7. Сообщение: Якоби Борис Семенович (Мориц Герман) (1801-1874 г.)

Российский физик и электротехник, академик Петербургской А Н(1842г), родился в Германии, с 1835 г проживал в России. Много трудов по практическому применению электричества, изобрел электродвигатель(1834г) и опробовал его для привода судна (1838г). Создал гальванотехнику(1838г), несколько типов телеграфных аппаратов (1840-1850г) Исследовал электромагниты совместно с Э. Х. Ленцем. Труды по военной электротехнике, электрическим измерениям, метеоролог.

8. Решение задач (устно):

1) Почему нельзя прикасаться к неизолированным электрическим проводам голыми руками? (Влага на руках всегда содержит раствор различных солей и является электролитом поэтому создает хороший контакт между проводами и кожей)

2) Почему для гальванического покрытия изделия чаще используют никель и хром? (большая химическая стойкость, механическая прочность и после полировки дают красивый блеск)

3) Почему провода осветительной сети обязательно имеют резиновую оболочку, а провода, предназначенные для сырых помещений кроме того, еще просмолены снаружи?

(так как влага на проводах представляет электролит и является проводником, а это может привести к короткому замыканию и пожару)

4) (письменно) с комментариями у доски упр. 20 (4,5,7) стр.343-344 физика-10 Г.Я.Мякишев

9. Заполнение таблицы: “Сходства и различия в электропроводности металлов и жидкостей”.

10. Подведение итогов урока, выставление оценок.

Электролиз простыми словами в физике