чаегся в том, что мельчайшие отрицательно заряженные частицы электричества - электроны - с большей или меньшей скоростью движутся по проводнику в направлении приложенного напряжения. Прохождение тока не изменяет металлического проводника.

Однако, существуют проводники, заметно изменяющиеся от прохождения через них тока. Это, так называемые электролиты - растворы кислот, щелочей, солей и т. д. Протекающий через электролит ток влечет за собой перемещение материальных частиц электролита, сопровождаемое химическим разложением. Это явление называется электролизом. Причем, когда происходит электролиз кислоты на катоде (пластине, соединенной с отрицательным полюсом источника тока), всегда выделяется водород; при электролизе щелочей и солей на катоде выделяется металл и в то же время на аноде (на пластине, соединенной с положительным полюсом источника тока) выделяется остающаяся часть электролита.

Как Показал недавно умерший шведский ученый Сванте-Аррениус, молекулы электролита находятся в состоянии диссоциации, т. е. некоторая их часть распадается, расщепляется (диссоциирует) на составные части, обладающие противоположным электрическим зарядом.

V кислот, солей и оснований положительно заряженными частицами или ионами являются атомы водорода и металлов, а отрицательно заряженными ионами- кислотные и водные остатки. Например, молекула серной кислоты H2SO4 распадается на положительно заряженный ион водорода и отрицательно заряженный ион SO4. Сумма положительных зарядов, получаемых ионами одного рода, равна сумме отрицательных зарядов ионов другого рода, поэтому весь раствор остается в целом электрически нейтральным.

Когда через раствор пропускается электрический ток, ноны перемещаются в жидкости по двум противоположным направлениям, Причиной такого переме-

щения является взаимодействие разноименно заряженных ионов. Ионы, заряженные положительно ина-

А» зьшаемые катионами, направляются к заряженному отрицательно катоду; отрицательные же ионы - анионы- движутся к положительно заряженному аноду. Достигнув электродов, ионы отдают свои заряды-, превращаясь в обькные нейтральные ато(Мы или пруппы атомов. Последние или ;выде.ляются из раствора или входят во Езаимодействие с водою или с материалом

»л электродов, образуя новые вещества.

Ионы обозначаются теми же химическими знаками как атомы и молекулы с добавлениел( к ним справа вверху точки или знака плюс в случае положительных . зарядов и штриха или знака минус, если заряды отрицательные. Так, например, ион зодо(рода будет обозначен Н или Н+, ион кислотного остатка SOi" и/ги S04 - ".

Диссоциация электролитов выражается обычными уравнениями, но знак равенства заменяется стрелкаАЧ!, так как процесс обратим, например

H.,so,=±H- 4- H- + SO,".

4. Законы Фарадея. Отчего зависит количество продуктов разложения (электролиза), выделяющихся за определенное время на электродах? Ответ на этот вопрос дал Фарадей своими законами электролиза.

1-й закон Фарадея. Весовое количество выделяю-щихся при электролизе веществ пропорционально времени к количеству электричества, прошедшего через раствор.

2-й закон Фарадея. При прохождении одного и того же количества электричества через различные электролиты весовые количества выделившихся веществ пропорциональны их химическим эквивалентам.

Как известно, химически.м эквивалентом того или другого элемента называется отношение атомного веса элемента к его валентности. В Ta6jfH4e 1 помещены

атомные веса, валентность и химический эквивалент некоторых элементов.

Таблица 1

Оба закона Фарадея можно объединить в общий закон электролиза, гласящий: «Количество вещества, выделяющегося из электролита, пропорционально химическому эквиваленту вещества и количеству прошедшего через раствор электричества.

Количество вещества, выделившегося под влиянием колимсства электричества, равного 1 ампер-сек}Т1де (т. е. 1 кулону), называется его электрохимическим эквивалентом. Для каждого вещества электрохимический эквивалент строго постоянен и пропорционален его химическому эквиваленту, т. е., говоря иначе, коэ-фициент пропорциональности С равен электрохимическому эквиваленту К, деленному на химический эквивалент £; он является постоянной величиной для всех химических элементов и равен 0,01036. В таблице 2 показаны значения С для некоторых веществ.

Оба закона Фарадея можно выразить одной фор-Уой Q o,01036.e.i.t,

где Q - количество выдетившегося вешества, е - хи.ми-чеокий эквивалент, i - величина тока в амперак, t -время в секундах.

Пример. Сколько выделится свинца, если через вольтаметр проходит ток в 1 ампер в течение 1 часа (3600 секунд).

Q = 0,01036 • 103,61 .1 .3600 = 3,86 г.

Практические измерения показали, что для выделения одного граммэквивалента i водорода (или другого одновалентного вещества) надо пропустить через раствор 94 494 или, округляя, % 500 кулонов электричества. Для выделения 1 грам.мэквивалента двухвалентного элемента над® азять в два раза больше электричества и т. д. Число % 500 в честь Фарадея названо его именем и обозначается буквой F (не смешивать с фарадой).

Таблица 2

Пример. Польузяоь числом 9G 500, повторим выше-приведенный пример. 1 амперчас равен 3 600 кулонам (60X60). Следовательно, 1 фарадей = 96 500 : 3 600 = 26,8 амперчасов. Граммэквивалент свинца - 103,61. Отсюда нетрудно сделать вывод, что 1 ампер-час еыделит 103,61 : 26,8 = 3,86 г свинца.

Законы Фарадея, опубликованные 100 лет назад (1836 г.), имеют огромное значение в электрохимии и в дальнейшем изложении нам придется к ним неоднократно обращаться.

5. Принцип действия и химические реакции свинце вого аккумулятора. Для объяснения действия свинцовых аккумуляторов возьмем стеклянный сосуд, наполним его разведенной серной кислотой и погрузим в раствор две соверше}шо одинаковые свинцовые пластинки. Теперь пропустим через прибор постоянный ток от внешнего генератора (от динамо, аккумуляторов или гальванических элементов). Из сказанного вы-

1 Граммэквнвалентом вещества называется его весовое количество в граммах, равное химическому аквиваленту данного вещества.

ше мы знаем, чго кагионы серной кислоты сгремягся к отрицательному полюсу. Бели бы в сосуд были погружены платиновые пластинки, то на аноде выделялся бы кислород, а на катоде водород. Теперь же никакого выделения газа не происходит.

При погружении овинцовых пластинок в кислоту (еще до соединения их с источником тока), они немедленно под действием серной кислоты покрываются тонкиМ слоем сернокислого оаинца PbSOi (рис. 3). Пос-

Разряжечный Заряженмтй Рис. 3. Схема свинцового аккумулятора

ле включения тока •выделяЮщийся при электролизе кислотный остаток SO4 действует на анод, дающий с сернокислым свинцом перекись (или вернее, двуокись свинца) РЬОг и серную кислоту H2SO4, причем в этом процессе участвует вода электролита. Происходящий здесь химический процесс можно выразить уравнением

pbsOj-f sOj +2НзО= Pbo.,-ьгНзЗО,.

сернокнс. I кислотн. 1 перькись i

свинец -"Р остаток \ Д .С8ин1;а \

серная кислота.

В то же время на катоде водород восстанавливает сернокислый свинец, вытесняя из него свинец и образуя серную кислоту по уравнению PbSO/-f- Н, = РЬ

-Ь водород = св„„ец .L .if

Общее уравнение заряда будет:

2PbS0, + 2Н2О = РЬОз 4-РЬ-{-2H,S04.

Из уравнения виЛно, что количество воды в растворе уменьшается, плотность же электролита увеличивается. Во время этого процесса (заряда) меняется цвет электродок, анод цриобретает темно шоколадный цвет перекиси свинца, а катод становится серым (цвет губчатого свинца).

Описанный процесс заряда будет происходить лишь до тех пор, пока на пластинах будет находиться сернокислый свинец. Когда же он полностью перейдет в перекись на аноде и в губчатый металл на катоде, дальнейшее прохождение тока не будет изменять химического состояния пластин, а будет лишь разлагать воду электролита на ее составные части, причем, как и при платиновых электродах, кислород начинает выделяться на аноде, а водород - на катоде. Аккумулятор начинает «кипеть», что служит признаком окончания заряда.

Выключим теперь источник тока и включим в цепь нашего прибора вольтметр. Он покажет напряжение немного больше 2в, причем ток разряда будет течь в противоположном зарядному току направлении. Через короткий промежуток времени напряжение упадет до нуля.

Во время разряда ток внутри сосуда идет от катода к аноду. На катоде выделяется кислотный остаток SO4, водород же выделяется на аноде. На катоде происходит соединение свинца с кислотным остатком, в результате чего образуется сернокислый свинец; выделяющийся на аноде водород восстанавливает перекись в окись, которая в свою очередь, соединяясь с сернои кислотой, образует сернокислый свинец и таким образом на обоих электродах восстанавливается исходное положение. Процесс разряда можно представить следующим образом:

на аноде РЬО. f Н.,-f HSO = PbSO + гНО.

на катоде РЬ 4-SO4 = PbS04. Общее уравнение разряда будет:

РЬОг -f РЬ + 2H5SOJ = 2PbS04 + 2Н2О.