電解質中的電流

電解質中的電流總是與物質的轉移有關。例如，在金屬和半導體中，當電流通過它們時，物質不會轉移，因為在這些介質中，電子和空穴是載流子，但在電解質中它們會轉移。這是因為在電解質中，物質的帶正電和帶負電的離子充當自由電荷的載體，而不是電子或空穴。

許多金屬的熔融化合物以及一些固體都屬於電解質。但在技術上廣泛應用的這類導體的主要代表是無機酸、鹼和鹽的水溶液。

當電流通過電解質介質時，該物質會釋放到電極上。這種現象稱為 電解…當電流通過電解質時，物質中帶正電和帶負電的離子同時沿相反方向移動。

帶負電的離子（陰離子）沖向電流源的正極（陽極），帶正電的離子（陽離子）沖向其負極（陰極）。

酸、鹼和鹽的水溶液中的離子源是中性分子，其中一些在施加的電力作用下分裂。這種分裂中性分子的現象稱為電解解離。例如，氯化銅 CuCl2 在水溶液中分解為氯離子（帶負電）和銅（帶正電）。

當電極連接到電流源時，電場開始作用於溶液或熔體中的離子，因為氯陰離子移動到陽極（正電極），銅陽離子移動到陰極（負電極）。

到達負電極後，帶正電的銅離子被陰極上的過量電子中和，成為沈積在陰極上的中性原子。到達正電極後，帶負電荷的氯離子在與陽極上的正電荷相互作用期間各提供一個電子。在這種情況下，形成的中性氯原子成對結合形成Cl2分子，氯氣在陽極以氣泡的形式釋放出來。

通常，電解過程伴隨著解離產物的相互作用（這稱為二次反應），此時釋放在電極上的分解產物與溶劑相互作用或直接與電極材料相互作用。以硫酸銅水溶液（硫酸銅 - CuSO4）的電解為例。在這個例子中，電極將由銅製成。

硫酸銅分子解離形成帶正電荷的銅離子Cu + 和帶負電荷的硫酸根離子SO4-。中性銅原子作為固體沉積物沉積在陰極上。這樣就得到了化學純的銅。

硫酸根離子給正極兩個電子，成為中性自由基SO4，立即與銅陽極發生反應（二次陽極反應）。陽極的反應產物是硫酸銅，它進入溶液。

原來，當電流通過硫酸銅水溶液時，銅陽極只是逐漸溶解，銅沉澱在陰極上，在這種情況下，硫酸銅水溶液的濃度沒有變化。

1833年，英國物理學家邁克爾·法拉第在實驗工作中，確立了電解定律，現以他的名字命名。

法拉第定律允許您確定在電解過程中釋放到電極上的初級產品的數量。該定律規定如下：“電解過程中在電極上釋放的物質的質量 m 與通過電解液的電荷 Q 成正比。”

該公式中的比例因子k稱為電化學當量。

電解過程中釋放到電極上的物質的質量等於到達該電極的所有離子的總質量：

公式中包含離子的電荷量q0和質量m0，以及通過電解液的電荷Q，N是電荷Q通過電解液時到達電極的離子數。因此，離子的質量m0與其電荷q0的比值稱為k的電化學當量。

由於離子的電荷在數值上等於物質的化合價與基本電荷的乘積，因此化學當量可以用以下形式表示：

其中：Na為阿伏加德羅常數，M為物質的摩爾質量，F為法拉第常數。

事實上，法拉第常數可以定義為必須通過電解質才能在電極上釋放一摩爾單價物質的電荷量。法拉第電解定律採用以下形式：

電解現像在現代生產中得到廣泛應用。例如，鋁、銅、氫氣、二氧化錳和過氧化氫在工業上都是通過電解生產的。許多金屬是從礦石中提取並通過電解（電解精煉和電解提取）進行加工的。

另外，由於電解， 化學電流源…電解用於廢水處理（電萃取、電凝、電浮選）。許多物質（金屬、氫、氯等）都是通過電解獲得的 用於電鍍和電鍍。

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