זרם חשמלי בנוזלים: מקורו, תכונות כמותיות ואיכותיות

כמעט כל אדם יודע את ההגדרהזרם חשמלי כמו תנועה מכוונת של חלקיקים טעונים. עם זאת, כל העניין הוא כי המוצא והתנועה שלה בסביבות שונות הם שונים זה מזה. בפרט, את זרם חשמלי נוזלים יש כמה תכונות אחרות מאשר תנועה הורה של חלקיקים טעונים. אלה אותם מנצחים ממתכת.

ההבדל העיקרי הוא הנוכחי בנוזלים היא תנועה של יונים טעונים, כלומר, אטומים או אפילו מולקולות, אשר משום מה איבדו או רכשו אלקטרונים. אחד המדדים לתנועה זו הוא השינוי בתכונותיו של החומר שבו עוברות יונים אלה. בהתבסס על ההגדרה של זרם חשמלי, ניתן להניח כי במהלך ההתרחבות, יונים טעונים שלילי ינוע לעבר המקור הנוכחי חיובי, ואת אלה חיוביים, להיפך, על המקור הנוכחי שלילי.

תהליך הפירוק של מולקולות הפתרון לתוךחיוביים ושליליים יונים טעונים בשם ניתוק אלקטרוליטי. לפיכך, הזרם החשמלי בנוזלים נובע מהעובדה שבניגוד למוליך המתכתי, ההרכב והמאפיינים הכימיים של נוזלים אלה משתנים, וכתוצאה מכך תהליך של העברת יונים טעונים.

הזרם החשמלי בנוזלים, מקורו,המאפיינים הכמותיים והאיכותיים היו אחת הבעיות המרכזיות, שעיקרו במשך זמן רב את הפיזיקאי המפורסם מ 'פאראדיי. בפרט, בעזרת ניסויים רבים, הוא הצליח להוכיח כי המסה של החומר שפורסמו במהלך אלקטרוליזה ישירות תלוי בכמות החשמל ואת הזמן שבו אלקטרוליזה זו בוצעה. ללא סיבה אחרת, למעט אופי החומר, מסת זה אינו תלוי.

בנוסף, על ידי לימוד הנוכחי בנוזלים, פאראדייהניסוי נמצא כי כדי לחלץ קילוגרם אחד של כל חומר במהלך אלקטרוליזה, אותו מספר של מטענים חשמליים הכרחי. מספר זה, שווה ל 9.65 • 10 7 k, נקרא מספר פאראדיי.

בניגוד מנצחים מתכת,הזרם החשמלי בנוזלים מוקף במולקולות מים, אשר מעכבות מאוד את תנועת היונים של החומר. בהקשר זה, ניתן ליצור זרם של מתח קטן בלבד בכל אלקטרוליט. יחד עם זאת, אם הטמפרטורה של הפתרון עולה, אז המוליכות שלה עולה, ואת שדה השדה החשמלי גדל.

אלקטרוליזה יש עוד מענייןרכוש. הדבר הוא כי ההסתברות של ריקבון של מולקולה לתוך יונים טעונים חיוביים ושליליים הוא גבוה יותר, גדול יותר את מספר המולקולות של החומר עצמו ואת ממס. באותו זמן, בשלב מסוים, supersaturation של הפתרון עם יונים מתרחשת, ולאחר מכן את המוליכות של הפתרון מתחיל לרדת. לפיכך, הדיסוציאציה האלקטרוליטית החזקה ביותר תתרחש בפתרון שבו ריכוז היון הוא נמוך ביותר, אך עוצמת הזרם החשמלי בפתרונות כאלה תהיה נמוכה ביותר.

תהליך אלקטרוליזה מצא יישום רחבהפקות תעשייתיות שונות הקשורות להתנהגות של תגובות אלקטרוכימיות. בין אלה החשובים ביותר הם ייצור של מתכת על ידי אלקטרוליטים, אלקטרוליזה של מלחים המכילים כלור נגזרותיה, הפחתת חמצון תגובות, הכנת כזה חומר הכרחי כמו מימן, משטחים ליטוש, electroplating. לדוגמה, במפעלים רבים של מכונות ומכשור, שיטת הזיקוק נפוצה מאוד, שהיא ייצור של מתכת ללא כל זיהומים מיותרים.