Химия и Химики № 3 2015. Электропроводность, электролиты, электролиз с переменным током

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Электропроводность растворов сильных электролитов (сульфат алюминия)

Растворы сильных электролитов хорошо проводят электрический ток - в этом состоит их отличие от дистиллированной воды, растворов неэлектролитов и растворов слабых электролитов. Согласно теории электролитической диссоциации, сильные электролиты диссоциируют в растворе на ионы полностью. На практике все не так просто, но мы не будем углубляться в теоретические подробности.

В качестве раствора сильного электролита я взял насыщенный раствор сульфата алюминия. Почему именно данное вещество - потому что у коллеги оказался готовый раствор (который он использовал в работах с силикатами).

Как и в прошлых опытах стакан с двумя электродами (гвозди), которые подключены к сети 220 В последовательно с лампой накаливания. В этот раз оба электрода закрепил, налил в стакан дистиллированной воды, включил ток. Лампа, разумеется, не загорелась - дистиллированная вода имеет низкую электропроводность.

Добавил в воду несколько капель насыщенного раствора сульфата алюминия - лампа все еще не горела: тяжелый раствор сульфата алюминия опустился на дно (что было хорошо видно визуально, хотя сульфат алюминия и бесцветный), а между электродами все еще оставалась дистиллированная вода. Добавил еще сульфата алюминия - лампа не загорелась. Перемешал содержимое стакана пластиковым шпателем - лампа сразу же загорелась (НЕ ВЗДУМАЙТЕ брать металлический шпатель или ложку - получите удар электрическим током; не забудьте надеть резиновые перчатки).

Смотреть Видео (74 Мб, .avi )

Но это еще не все. Яркость накала лампы зависит не только от состава раствора, но и от расстояния между электродами, а также глубины их погружения в раствор. Один из электродов я вынул из штатива и стал перемещать с помощью прикрепленной к нему стеклянной палочки.

Если электроды сблизить, лампа разгоралась значительно ярче, если развести - накал лампы ослабевал и становился очень тусклым. Если подвижный электрод поднимать вверх - так, чтобы все меньшая его часть оставалась погруженной в раствор, накал лампы также ослабевал (вплоть до того, что лампа переставала гореть, хотя контакт гвоздя с раствором все еще сохранялся).

Наконец, если гвозди ввести в соприкосновение под раствором - лампа разгоралась ярче всего. Таким образом, даже сильные электролиты проводят ток хуже, чем металлы.

Чем дальше электроды друг от друга и чем меньше глубина погружения подвижного электрода, тем менее ярко горит лампа (и наоборот)

Электропроводность раствора зависит также от концентрации электролита. Чем выше концентрация - тем выше электропроводность (ниже электрическое сопротивление). Чтобы продемонстрировать это, я максимально развел электроды, приподнял подвижный электрод так, чтобы спираль лампы еле горела. После этого вылил в стакан (на 500 мл) c разбавленным раствором миллилитров 20 насыщенного раствора сульфата алюминия и перемешал шпателем. Лампа ярко загорелась.

Зависимость электропроводности раствора от концентрации электролита имеет много практических применений. В частности, измеряя электропроводность раствора (а это делается легко и быстро), можно определить концентрацию растворенного электролита. На данном принципе основаны кондуктометрические методы анализа, или кондуктометрия. Термин происходит от английского слова conductivity - электропроводность + суффикс "метрия" ("metry"); сравните также со словом "кондуктор", он же - "проводник" (в транспорте).

После добавления насыщенного раствора сульфата алюминия в разбавленный раствор лампочка горит гораздо ярче, т.к. электропроводность увеличивается вместе с увеличением концентрации электролита

Электропроводность растворов сильных электролитов (хлорид натрия, сульфат меди)

В более ранних экспериментах я использовал стаканчик на 100 мл, два закрепленных электрода и подключенную последовательно лампу на 220 В. В стаканчик налил дистиллированную воду, включил ток. Лампа не загорелась, но чтобы убедиться, что установка находится под напряжением, достаточно соединить электроды отверткой - лампа сразу же вспыхивает.

В этот раз в качестве электролита я брал сначала насыщенный раствор хлорида натрия, потом - насыщенный раствор сульфата меди. При добавлении электролита в стаканчик с дистиллированной водой и электродами (под напряжением) лампа загоралась: если электролита добавить немного - то тускло, если много - то ярко. Причем после определенного предела добавление новых порций электролита перестает увеличивать накал лампы (по крайней мере, визуально).

Опыт простой и наглядный. Единственный недостаток в том, что приходится работать с высоким напряжением.

Смотреть Видео (103 Мб, .avi )