Ion trong dung dịch

23

muối ăn, đường, giấm và soda trong nước. Chúng tôi kiểm tra từng chất dẫn điện của dòng điện. Chúng ta sẽ thấy rằng dung dịch muối và soda dẫn điện tốt, giấm dẫn điện kém hơn nhiều và dung dịch đường hoàn toàn không dẫn điện.

Bây giờ chúng ta hãy lặp lại một trong những thí nghiệm của Arrhenus về tính dẫn điện của raster. Để làm điều này, chúng ta sẽ cần tinh chất giấm (Chú ý! Cẩn thận với oko!) Và thiết bị mà chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm trước đó. Tốt hơn là nên dùng hai pin nối tiếp thay vì một pin.

Về thử nghiệm 2. Đổ một ít tinh chất giấm vào ly và đậy nắp lại. Đèn không sáng. Bây giờ chúng ta sẽ rót nước vào ly trong khi quan sát bóng đèn. Chúng ta sẽ thấy đến một lúc nào đó bóng đèn sẽ sáng lên rồi tỏa sáng ngày càng sáng hơn. Quan sát hiện tượng này, Arrenuus đi đến kết luận rằng các phân tử nước “xé” các phân tử của chất hòa tan thành các ion, và càng có nhiều ion (nghĩa là dung dịch càng pha loãng) thì càng xuất hiện nhiều chất mang điện trong dung dịch.

Nói về pon, chúng ta nên hiểu rõ về hành vi của chúng trong các trình quét. Ví dụ, hãy thử đặt tốc độ trộn ion trong một thí nghiệm.

Kiểm tra 3. Lấy một chiếc đĩa hoặc đĩa nhỏ. Đặt một tờ giấy thấm dung dịch muối ăn ở dưới đáy và rắc tinh thể thuốc tím lên trên tờ giấy thấm. Chúng tôi sẽ tăng cường hai điện cực than chì ở hai đầu đối diện và kết nối chúng với nguồn (với hai pin được mắc nối tiếp). Các tinh thể sẽ bắt đầu hòa tan và chúng ta sẽ thấy những lưỡi màu đỏ thẫm sẽ kéo dài về phía điện cực dương. Bằng cách đo tốc độ chuyển động của chúng, điều dễ dàng thực hiện bằng đồng hồ và thước kẻ, bạn có thể ước tính tốc độ trộn các ion trong dung dịch. Rõ ràng là nó sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, và trên hết là vào điện áp nguồn. Để so sánh, chúng tôi trình bày một số giá trị về tốc độ chuyển động trung bình của các ion dưới tác dụng của điện trường, chẳng hạn, bằng đơn vị (tốc độ này được gọi là độ linh động

Tốc độ của các ion cũng phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dung dịch. Hãy thử nhìn nhận điều này cho chính mình.

Tác dụng của dòng điện không đi qua chất điện phân mà không để lại dấu vết. Nó gây ra những thay đổi hóa học không thể đảo ngược trong đó.

Kiểm tra 4. Chuẩn bị dung dịch muối ăn, thêm vài giọt phenolphtalen vào rồi hạ thấp hai đầu điện cực nối với các cực của pin. Sau một thời gian, dung dịch ở cực âm chuyển sang màu đỏ thẫm. Điều này cho thấy dung dịch đã xuất hiện chất kiềm, tức là đã xảy ra phản ứng hóa học.

Thực tế là, khi chuỗi khép kín, các ion dương natri Na+ bắt đầu di chuyển về phía cực âm và các ion clo âm Cl− - về phía andus. Phản ứng khử natri xảy ra ở cực âm

Na+ + e− = Na0,

phản ứng ngay với nước tạo thành chất kiềm:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑.

Trên dãy Andes, một quá trình khác xảy ra vào thời điểm này - sự hình thành khí clo:

2Cl− − 2e− = Cl2↑.

Đó là lý do tại sao thí nghiệm này phải được thực hiện trong một căn phòng được tiến hành tốt.

24

Hình 2. Sơ đồ lắp đặt công nghiệp (máy điện phân) để sản xuất nhôm nguyên chất: 1 - cực dương than chì, 2 - cực âm sắt có lớp lót than chì, 3 - nóng chảy oxit nhôm và cryolit, 4 - nhôm nguyên chất.

và cố gắng hoàn thành nó càng nhanh càng tốt.

Vì vậy, khi dòng điện đi qua chất điện phân (chúng còn được gọi là chất dẫn điện loại thứ hai, trái ngược với chất dẫn điện loại thứ nhất, ví dụ như kim loại, trong đó chất mang dòng điện là electron tự do), một sự biến đổi hóa học xảy ra trong chúng. Kết quả là các chất có trong chất điện phân có thể được giải phóng ở dạng tự do. Hiện tượng này được gọi là điện phân.

Điện phân có nhiều ứng dụng thực tế. Trước hết, để thu được kim loại nguyên chất. Vì vậy, ví dụ, bạn có thể nhận được magiê, natri, nhôm. Hiện tại, tất cả nhôm công nghiệp đều được sản xuất trong các hệ thống lắp đặt đặc biệt - máy điện phân (hình 2) - bằng điện phân hỗn hợp nóng chảy của nhôm oxit (Al₂O₃) và cryolite (Na₃AlF₆). Trong trường hợp này, điều sau đây xảy ra ở cực âm:

$$\text{Al}^{3+} + 3e^- = \text{Al}^0.$$

Rõ ràng là chúng tôi sẽ không nhận được alominium, nhưng chúng tôi sẽ cố gắng lấy một ít đồng.

Kiểm tra 5. Chuẩn bị dung dịch đồng sunfat (CuSO₄) đậm đặc và hạ hai điện cực than chì nối với dải pin vào đó. Sau một thời gian, một lớp đồng màu đỏ sẽ xuất hiện trên cực âm:

$$\text{Cu}^{2+} + 2e^- = \text{Cu}^0.$$

Chúng ta hãy trở thành nhà giả kim trong vài phút và cố gắng “biến” kim loại này thành kim loại khác. Để làm điều này, chúng tôi sẽ lặp lại các thí nghiệm sau, chỉ cùng với điện cực âm, chúng tôi sẽ hạ thấp con đường của nhà giả kim (ví dụ: từ đồng phục học sinh) vào dung dịch. Trong quá trình điện phân, cùng với thuật giả kim, sẽ thu được một đường đồng.

Phủ các vật thể bằng một lớp kim loại bằng phương pháp điện phân được gọi là mạ điện. Bạn có thể kim loại hóa không chỉ các vật bằng kim loại mà còn cả các vật làm bằng gỗ và vải. Nếu được chăm sóc đầy đủ, bạn có thể tạo ra những sản phẩm có vẻ đẹp không thua kém gì thợ làm thảm. Ví dụ: bạn có thể phủ các tấm thực vật, ren và côn trùng chết bằng một lớp đồng. Để làm cho chúng cứng lại, bạn cần phải ủ chúng trong sáp nóng chảy trong vài phút. Sau đó phủ đều chúng bằng một lớp than chì để làm cho chúng dẫn điện và đặt chúng vào bể mạ kẽm.

Teler, chúng ta hãy đảm nhận một công việc khác không kém phần thú vị - tạo ra các bản sao mạ điện. Là bản gốc, bạn có thể lấy hình ảnh của một số đứa trẻ, chẳng hạn như từ thạch cao hoặc tự làm từ parafin. Để có được một bản sao bằng đồng, trước tiên bạn phải chà kỹ các bề mặt của bản gốc bằng bột than chì, sau đó quấn nó bằng dây đồng mỏng để nó chạm vào lớp than chì. Dây phải được nối với cực âm của pin và dạng đã chuẩn bị sẵn phải được ngâm trong dung dịch đồng sunfat 20%. Sau đó, quá trình sẽ tiến hành tương tự như khi nhận mua đồng. Khi độ dày của đồng đạt 1-2 mm, khuôn phải được lấy ra khỏi dung dịch và bản sao kim loại phải được tách cẩn thận khỏi nó.

Phương pháp điện phân tạo ra các bản sao kim loại được phát hiện bởi nhà khoa học người Nga V. S. Jacobi. Galvanoplasty ngay lập tức tìm thấy ứng dụng thực tế rộng rãi. Đặc biệt, trong in ấn, nó cho phép nâng cao đáng kể chất lượng văn bản và hình minh họa. Bản thân Jacobi đã làm rất nhiều việc để đưa kỹ thuật mạ điện vào in ấn và đúc tiền, cũng như sản xuất các sản phẩm nghệ thuật. Và hiện nay, phạm vi ứng dụng công nghệ mạ điện rất tổng quát và đa dạng.