/ / זרם חשמלי בנוזלים: מקורו, מאפייניו הכמותיים והאיכותיים

זרם חשמלי בנוזלים: מקורו, תכונותיו הכמותיות והאיכותיות

כמעט כולם יודעים את ההגדרהזרם חשמלי כתנועה מכוונת של חלקיקים טעונים. עם זאת, העניין הוא שמקורו ותנועתו בסביבות שונות שונים לחלוטין זה מזה. בפרט, לזרם חשמלי בנוזלים יש מאפיינים שונים במקצת מהתנועה המסודרת של חלקיקים טעונים. אלה אותם מוליכי מתכת.

ההבדל העיקרי הוא שהזרם בנוזלים הוא תנועה של יונים טעונים, כלומר אטומים או אפילו מולקולות שמסיבה כלשהי איבדו או צברו אלקטרונים. במקרה זה, אחד המדדים לתנועה זו הוא השינוי בתכונות החומר דרכו עוברים היונים הללו. בהתבסס על הגדרת הזרם החשמלי, אנו יכולים להניח כי במהלך הפירוק יונים טעונים שליליים יעברו לעבר מקור זרם חיובי, וחיוביים, להפך, לכיוון שלילי.

תהליך הפירוק של מולקולות התמיסה ליונים טעונים חיוביים ושליליים קיבלו במדע את השם של דיסוציאציה אלקטרוליטית. לפיכך, זרם חשמלי בנוזלים מתעורר בשל העובדה שבניגוד לאותו מוליך מתכת, ההרכב והתכונות הכימיות של נוזלים אלה משתנים, וכתוצאה מכך תהליך של העברת יונים טעונים.

זרם חשמלי בנוזלים, מקורו,מאפיינים כמותיים ואיכותיים היו אחת הבעיות העיקריות שלמד הפיזיקאי המפורסם מ 'פאראדי במשך זמן רב. בפרט, בעזרת ניסויים רבים הוא הצליח להוכיח כי מסת החומר המשתחרר במהלך אלקטרוליזה תלויה ישירות בכמות החשמל ובזמן שבוצעו אלקטרוליזה זו. מסה זו אינה תלויה בשום סיבה אחרת, למעט סוג החומר.

בנוסף, לימוד הזרם בנוזלים, פאראדייגילה בניסוי כי לצורך שחרור קילוגרם אחד של חומר כלשהו במהלך אלקטרוליזה, נדרשת אותה כמות מטענים חשמליים. מספר זה, השווה ל- 9.65 x 107 ק"ג, נקרא מספר פאראדיי.

שלא כמו מוליכי מתכת,הזרם החשמלי בנוזלים מוקף במולקולות מים, אשר מעכבות מאוד את תנועת היונים של החומר. בהקשר זה, בכל אלקטרוליט, ניתן ליצור זרם של מתח קטן בלבד. יחד עם זאת, אם הטמפרטורה של התמיסה עולה, אז המוליכות שלה עולה, ועוצמת השדה החשמלי עולה.

לאלקטרוליזה יש עוד מענייןתכונה. העניין הוא שההסתברות של ריקבון של מולקולה מסוימת ליונים טעונים חיוביים ושליליים היא גבוהה יותר, כך מספר המולקולות של החומר עצמו והממס גדול יותר. יחד עם זאת, ברגע מסוים, הפיתרון הופך לרווי יתר על המידה ביונים, שלאחריו מוליכות התמיסה מתחילה לרדת. לפיכך, הדיסוציאציה האלקטרוליטית החזקה ביותר תתרחש בתמיסה, בה ריכוז היונים נמוך במיוחד, אך הזרם החשמלי בתמיסות כאלה יהיה נמוך ביותר.

תהליך האלקטרוליזה מצא יישום רחב בתעשיות תעשייתיות שונות הקשורות להתנהלות תגובות אלקטרוכימיות. החשובים שבהם כוללים ייצור מתכת באמצעות אלקטרוליטים, אלקטרוליזה של מלחים המכילים כלור ונגזרותיו, תגובות חיזור, ייצור חומר כה הכרחי כמו מימן, ליטוש על פני השטח וגלוון. לדוגמא, במפעלים רבים של הנדסת מכונות וייצור מכשירים, שיטת הזיקוק נפוצה מאוד, שהיא ייצור מתכת ללא זיהומים מיותרים.