Elektrolizės dėsnis ir taikymas

Šioje temoje nagrinėjama elektros srovė skysčiuose, apibrėžiant elektrolizę ir jos dėsnius. Taip pat aptariamas T. Grotuso indėlis į elektrolizės teoriją ir įvairūs praktiniai elektrolizės taikymo būdai, pavyzdžiui, metalurgijoje ir medicinoje. Galiausiai, sužinosite, jog elektrolizė yra svarbi įvairiose srityse, nuo metalų gavybos iki medicininių procedūrų.

Elektrolizės taikymai
Elektrolizė yra plačiai taikomas procesas, turintis didelę reikšmę įvairiose srityse. Pavyzdžiui, metalurgijoje elektrolizė naudojama gryniems metalams, tokiems kaip aliuminis ar varis, gauti. Akumuliatorių veikimas taip pat remiasi elektrolizės principu – įkrovimo metu vyksta elektrolizė, kaupianti energiją, o išsikraunant – atvirkštinis procesas. Galvanostegija – tai elektrolizės taikymas, kai metaliniai gaminiai padengiami plonu kito metalo sluoksniu, siekiant apsaugoti juos nuo korozijos arba pagerinti estetines savybes. Galvanoplastika – dar vienas elektrolizės taikymo būdas, leidžiantis gauti tikslias reljefinių paviršių (pvz., monetų, medalių) kopijas. Be to, elektrolizė taikoma ir medicinoje, pavyzdžiui, organizmo valymui.
Elektrolizės teorijos pradininkas
Lietuvos mokslininkas, fizikas ir chemikas Teodoras fon Grotusas (Theodor von Grotthuss, 1785–1822) yra žinomas kaip pirmosios pasaulyje elektrolizės teorijos kūrėjas. Savo teoriją jis paskelbė 1805 metais, beveik 30 metų anksčiau nei žymusis anglų mokslininkas Maiklas Faradėjus (Michael Faraday) suformulavo savo elektrolizės dėsnius (1833 m.). Grotuso darbai buvo novatoriški ir padėjo pagrindus tolesniems elektrolizės tyrimams.
Elektros srovė skysčiuose
Skysčiuose, tokiuose kaip metalų druskų tirpalai ar lydalai, elektros srovę perneša judantys jonai. Šie jonai susidaro vykstant elektrolitinei disociacijai – procesui, kurio metu elektrolito molekulės skyla į teigiamus (katijonus) ir neigiamus (anijonus) jonus. Svarbu pabrėžti, kad bendras tirpalo krūvis išlieka neutralus, nes teigiamų ir neigiamų jonų krūvių suma yra lygi nuliui. Skirtingai nuo metalų, kuriuose elektros srovę perneša laisvieji elektronai, elektrolituose srovės tekėjimas yra susijęs su medžiagos pernaša – jonai juda link priešingą krūvį turinčių elektrodų. Be to, elektrolitų elektrinė varža mažėja didėjant temperatūrai. Taip yra dėl to, kad kylant temperatūrai, didėja jonų judrumas ir disociacijos laipsnis (t. y., daugiau molekulių skyla į jonus).
Faradėjaus dėsnis
Elektrolizės procesą kiekybiškai apibūdina Faradėjaus dėsnis. Šis dėsnis teigia, kad ant elektrodo nusėdusios medžiagos masė (m) yra tiesiogiai proporcinga trims pagrindiniams veiksniams: elektros srovės stipriui (I), srovės tekėjimo trukmei (Δt) ir medžiagos elektrocheminiam ekvivalentui (k). Elektrocheminis ekvivalentas (k) yra specifinė medžiagos savybė. Jis parodo, kokia medžiagos masė išsiskiria ant elektrodo, per elektrolitą pratekėjus vienetiniam elektros krūviui (1 kulonui). Matematiškai Faradėjaus dėsnis išreiškiamas formule: m = kIΔt. Kadangi elektros krūvis (q) yra lygus srovės stiprio (I) ir laiko (Δt) sandaugai (q = IΔt), formulę galima perrašyti ir taip: m = kq.
Oksidacijos ir redukcijos reakcijos
Elektrolizės metu, kai jonai pasiekia elektrodus, vyksta cheminės reakcijos, vadinamos oksidacijos-redukcijos reakcijomis. Šių reakcijų metu anijonai (neigiami jonai), pasiekę anodą (teigiamą elektrodą), atiduoda savo elektronus. Šis procesas vadinamas oksidacija. Tuo pat metu katijonai (teigiami jonai), pasiekę katodą (neigiamą elektrodą), prisijungia elektronus. Šis procesas vadinamas redukcija. Būtent šios oksidacijos-redukcijos reakcijos lemia, kad tekant elektros srovei per elektrolitą, ant elektrodų išsiskiria tam tikros medžiagos. Šis reiškinys vadinamas elektrolize.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com