-->
|
|
|
Ãëàâà 3. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàçëè÷íûõ ñðåäàõ § 3.4. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàñòâîðàõ è ðàñïëàâàõ ýëåêòðîëèòîâ
Ñîåäèíèì ïîñëåäîâàòåëüíî èñòî÷íèê òîêà, ýëåêòðè÷åñêóþ ëàìïî÷êó è äâà ýëåêòðîäà (äâå ïëàñòèíêè). Ýëåêòðîäû ðàçúåäèíåíû (öåïü íå çàìêíóòà), ïîýòîìó, åñòåñòâåííî, ëàìïî÷êà íå ãîðèò. Îïóñòèì òåïåðü ýëåêòðîäû â ñîñóä ñ äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé. Ëàìïî÷êà òàêæå íå ãîðèò. Çíà÷èò, äèñòèëëèðîâàííàÿ âîäà íå ÿâëÿåòñÿ ïðîâîäíèêîì ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Âûíåì ýëåêòðîäû èç âîäû è ïîñòàâèì èõ íà ëèñò áóìàãè, íà êîòîðûé íàñûïàíà ïîâàðåííàÿ ñîëü NaCl. Ëàìïî÷êà è òåïåðü íå ãîðèò. Ñëåäîâàòåëüíî, è ñóõàÿ ñîëü íå ÿâëÿåòñÿ ïðîâîäíèêîì ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Íàêîíåö, åùå ðàç îïóñòèì â äèñòèëëèðîâàííóþ âîäó ýëåêòðîäû ñ ïðèëèïøåé ê íèì ñîëüþ. Ìû óâèäèì, ÷òî ëàìïî÷êà çàãîðåëàñü, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ïîÿâëåíèè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Òàêèì îáðàçîì, õîòÿ â îòäåëüíîñòè äèñòèëëèðîâàííàÿ âîäà è ñîëü íå ÿâëÿþòñÿ ïðîâîäíèêàìè, ðàñòâîð ñîëè â âîäå ÿâëÿåòñÿ õîðîøèì ïðîâîäíèêîì ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Òî æå ìîæíî ñêàçàòü (è íà îïûòå â ýòîì óáåäèòüñÿ) î âîäíûõ ðàñòâîðàõ êèñëîò è ùåëî÷åé. Ýëåêòðîëèòè÷åñêàÿ äèññîöèàöèÿÇàðÿæåííûå ÷àñòèöû, îáåñïå÷èâàþùèå ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ýòèõ ðàñòâîðàõ, îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå ýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè. Èç-çà âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïîëÿðíûìè ìîëåêóëàìè âîäû ìîëåêóëû ðàñòâîðÿåìûõ âåùåñòâ ðàñïàäàþòñÿ íà ðàçíîèìåííî çàðÿæåííûå «îñêîëêè» — èîíû. Ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûìè îêàçûâàþòñÿ èîíû ìåòàëëîâ è âîäîðîäà, à îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûìè — êèñëîòíûå îñòàòêè è ãèäðîêñèëüíàÿ ãðóïïà (ÎÍ). Ðàññìîòðèì ýòîò ïðîöåññ ïîäðîáíåå íà ïðèìåðå áðîìèäà êàëèÿ ÊÂr. Âçàèìîäåéñòâèå àòîìîâ áðîìà è êàëèÿ â ìîëåêóëå áðîìèäà êàëèÿ óïðîùåííî ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê âçàèìîäåéñòâèå äâóõ èîíîâ: ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîãî èîíà Ê+ è îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííîãî èîíà Âr-. Îáúÿñíÿåòñÿ ýòî òåì, ÷òî åäèíñòâåííûé âàëåíòíûé ýëåêòðîí ó êàëèÿ ñëàáî ñâÿçàí ñ àòîìîì. Ïðè îáðàçîâàíèè ìîëåêóëû ÊÂr ýòîò ýëåêòðîí ïåðåõîäèò ê àòîìó áðîìà, ïðåâðàùàÿ åãî â îòðèöàòåëüíûé èîí Âr-.  ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì ìîëåêóëó ÊÂr ìîæíî ñõåìàòè÷åñêè èçîáðàçèòü â âèäå äèïîëÿ (ðèñ. 3.4). Ïðè ðàñòâîðåíèè ñîëè áðîìèäà êàëèÿ â âîäå ìîëåêóëû ÊÂr ïîïàäàþò â îêðóæåíèå ìîëåêóë âîäû, êîòîðûå òîæå ÿâëÿþòñÿ äèïîëÿìè.  ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå, ñîçäàâàåìîì ìîëåêóëîé ÊÂr, ìîëåêóëû âîäû îðèåíòèðóþòñÿ, êàê ïîêàçàíî íà ðèñóíêå 3.5. Ïðè ýòîì îíè ðàñòÿãèâàþò ìîëåêóëó ÊÂr íàñòîëüêî, ÷òî íåçíà÷èòåëüíàÿ âñòðÿñêà ïðè ñòîëêíîâåíèè ñ äðóãèìè ìîëåêóëàìè, ó÷àñòâóþùèìè â òåïëîâîì äâèæåíèè, ðàçðóøàåò åå. ×àñòü ìîëåêóë ÊÂr ðàñïàäàåòñÿ — äèññîöèèðóåò íà èîíû Ê+ è Âr-.
Ñòåïåíü äèññîöèàöèè, ò. å. äîëÿ ìîëåêóë ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà, êîòîðûå ðàñïàäàþòñÿ íà èîíû, çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû, êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðà è äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè å ðàñòâîðèòåëÿ. Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû ñòåïåíü äèññîöèàöèè âîçðàñòàåò è, ñëåäîâàòåëüíî, óâåëè÷èâàåòñÿ êîíöåíòðàöèÿ ïîëîæèòåëüíî è îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûõ èîíîâ. Íàðÿäó ñ ïðîöåññîì äèññîöèàöèè â ðàñòâîðàõ ýëåêòðîëèòîâ ïðîèñõîäèò è îáðàòíûé ïðîöåññ. Èîíû ðàçíûõ çíàêîâ ïðè âñòðå÷å ìîãóò ñíîâà îáúåäèíèòüñÿ â íåéòðàëüíûå ìîëåêóëû — ðåêîìáèíèðîâàòü (âîññîåäèíÿòüñÿ). Ïðè íåèçìåííûõ óñëîâèÿõ â ðàñòâîðå óñòàíàâëèâàåòñÿ äèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå, ïðè êîòîðîì ÷èñëî ìîëåêóë, ðàñïàäàþùèõñÿ çà ñåêóíäó íà èîíû, ðàâíî ÷èñëó ïàð èîíîâ, êîòîðûå çà òî æå âðåìÿ âíîâü âîññîåäèíÿþòñÿ â íåéòðàëüíûå ìîëåêóëû. Ïðè íàñòóïëåíèè äèíàìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ êîíöåíòðàöèÿ èîíîâ â ðàñòâîðå ýëåêòðîëèòà ñîõðàíÿåòñÿ ïîñòîÿííîé (ïðè íåèçìåííîé òåìïåðàòóðå).
|
|
|