47. Электрический ток в проводниках, в вакууме, в электролитах: дать определение, зарисовать и нарисовать формулы с объяснениями. 48. Электрический ток в электролитах. Законы электролиза.

Электрический ток в проводниках:

Электрический ток в проводниках – это направленное движение свободных заряженных частиц. В металлических проводниках такими частицами являются электроны.

Определение: Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов.

Электрический ток в вакууме:

Для создания электрического тока в вакууме необходимо наличие свободных электронов, которые могут быть эмитированы, например, с нагретого катода. Движение этих электронов под действием электрического поля и является электрическим током в вакууме.

Электрический ток в электролитах:

Электролиты – это вещества, которые при растворении в воде или расплавлении распадаются на ионы (положительно и отрицательно заряженные частицы). Электрический ток в электролитах – это направленное движение этих ионов.

Законы электролиза:

Закон Фарадея для электролиза: Масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит.

Формула закона Фарадея:

$$m = k cdot Q$$

Где:

• (m) – масса выделившегося вещества (в граммах).
• (k) – электрохимический эквивалент вещества (в г/Кл).
• (Q) – электрический заряд, прошедший через электролит (в кулонах).

Так как (Q = I cdot t), где (I) – сила тока (в амперах), а (t) – время (в секундах), формулу можно переписать:

$$m = k cdot I cdot t$$

Также можно выразить массу вещества через молярную массу (M) и валентность (n):

$$k = \frac{M}{n \cdot F}$$

Где:

• (M) – молярная масса вещества (в г/моль).
• (n) – валентность иона.
• (F) – постоянная Фарадея ((F = 96485) Кл/моль).

Тогда общая формула закона Фарадея примет вид:

$$m = \frac{M}{n \cdot F} cdot I cdot t$$

Объяснение формулы:

Эта формула показывает, что масса вещества, выделившегося на электроде, зависит от молярной массы вещества, валентности иона, силы тока, времени электролиза и постоянной Фарадея.

Пример электролиза:

Электролиз водного раствора хлорида меди (CuCl₂):

CuCl₂ → Cu²⁺ + 2Cl^-

На катоде (отрицательный электрод) происходит восстановление ионов меди:

Cu²⁺ + 2e^- → Cu (выделяется медь)

На аноде (положительный электрод) происходит окисление ионов хлора:

2Cl^- - 2e^- → Cl₂ (выделяется хлор)