Vypracovala: Božena Horváthová
Destilovaná voda nevedie elektrický prúd. Po pridaní kuchynskej soli do vody miliampérmeter ukáže výchylku. Vodným roztokom chloridu sodného prechádza elektrický prúd, lebo tento roztok obsahuje voľné častice s nábojom – kladné ióny Na+ a záporné ióny Cl-.
V kvapalinách sprostredkujú elektrický prúd voľne pohyblivé kladné a záporné ióny (katióny a anióny). Vznik voľných iónov rozpadom rozpustnej látky v rozpúšťadle nazývame elektrolytická disociácia. Vodivé roztoky nazývameelektrolyty. Elektrolytmi sú napr. vodné roztoky solí (napr. NaCl, KCl), kyselín (napr. H2SO4, HNO3) a zásad (napr. KOH, NaOH). Keď do elektrolytu vložíme dve elektródy a zapojíme ich na svorky zdroja jednosmerného napätia, vznikne medzi elektródami vnútri elektrolytu elektrické pole, ktoré vyvolá usmernený pohyb iónov v roztoku. Katióny sa začnú pohybovať ku katóde a anióny k anóde. S prenosom náboja nastáva aj prenos látky. Usporiadaný pohyb iónov v elektrickom poli medzi elektródami tvorí elektrický prúd v elektrolyte. Podľa dohody je smer prúdu určený smerom pohybu kladných iónov.
V nádobe je slabý roztok kyseliny sírovej, elektródy sú platinové. Len čo na elektródy zapojíme malé napätie, miliampérmeter zaznamená malý prúd, ktorý rýchlo zanikne. Trvalý prúd vzniká, keď prekročíme isté medzné napätie Ur takzvané rozkladné napätie. Potom sa prúd s napätím lineárne zväčšuje. Pre veľkosť prúdu v elektrolyte platí:
R je za stálej teploty konštanta a nazýva sa odpor elektrolytu.
Vzťah sa odlišuje od Ohmovho zákona pre kovy členom Ur. No za istých podmienok platí aj pre elektrolyty Ohmov zákon v tvare U = R I.
.jpg)
Z pokusov vyplýva: usporiadaný pohyb iónov v elektrolyte sa končí na elektródach, kde ióny odovzdávajú náboje a vylučujú sa na povrchu elektród ako atómy alebo molekuly, alebo chemicky reagujú s materiálom elektródy, alebo s elektrolytom.
Dej, pri ktorom prechodom elektrického prúdu elektrolytom nastávajú látkové zmeny, sa nazýva elektrolýza. Pri elektrolýze sa na katóde vždy vylučuje vodík alebo kov. Výsledky elektrolýzy daného roztoku závisia od materiálu, z ktorého sú elektródy. M. Faraday zistil na základe pokusov, že hmotnosti látok vylúčených na elektródach sú priamo úmerné celkovému elektrickému náboju, ktorý preniesli pri elektrolýze ióny (1. Faradayov zákon).
Na obrázku je M. Faraday
Veličina A sa nazýva elektrochemický ekvivalent látky. Pre danú látku je to charakteristická konštanta. Jej jednotkou je kilogram na coulomb (kg.C-1).
Hmotnosti rozličných prvkov (alebo radikálov) vylúčených pri elektrolýze tým istým nábojom sú chemicky ekvivalentné (2. Faradayov zákon).
Chemické zmeny, ktoré prebiehajú na elektródach, možno v praxi využiť rozličným spôsobom.
Vylučovanie kovov na katóde, t.j. proces, pri ktorom voľbou vhodného napätia možno dosiahnuť vylúčenie požadovaných iónov z roztoku, využíva sa v elektrometalurgii, galvanostégii, galvanoplastike. Veľké využitie má elektrolytický kondenzátor. V hliníkovej nádobe je elektrolyt, do ktorej je ponorená elektróda. Ak túto sústavu zapojíme na jednosmerné napätie, aby hliníková elektróda bola anóda, utvorí sa na nej vrstva oxidu hlinitého. Vznikol kondenzátor v ktorom je hliníková elektróda jedným a elektrolyt s nádobou druhý vodič.
Galvanické články sa využívajú ako zdroje jednosmerného napätia, skladajú sa z elektrolytu a dvoch chemicky odlišných elektród. Známe sú napríklad: Danielov článok, Voltov článok. Praktický význam majú suché články. Tri články spojené za sebou tvoria plochú batériu. Osobitným druhom je akumulátor. Je to polarizačný článok. Zdrojom sa stáva po prechode elektrického prúdu elektrolytom akumulátora alebo nabíjaním.
Koróziou nazývame porušenie povrchu kovu chemickým alebo elektrochemickým pôsobením. Najčastejším typom korózie je oxidácia kovov účinkom vzdušného kyslíka a vlhkosti vzduchu. Materiál úžitkových predmetov obsahuje primiešané kovy a pri styku s vodou sa tvoria mikročlánky, ktoré sú zdrojom prúdov spôsobujúcich elektrolýzu. Kov, ktorý tvorí anódu, sa naleptáva.
Úlohy:
1) Čo je to elektrolyt, aké poznáme?
2) Vyslovte dva Faradayove zákony pre elektrolýzu.
3) Kde sa využíva v praxi elektrolýza?
Použitá literatúra:
E.Svoboda , I.Baník a kol.: Fyzika pre 2. Ročník gymnáziá
V.Lank, M.Vondra – fyzika v kocke