/ / กระแสไฟฟ้าในของเหลว: ที่มาลักษณะเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ

กระแสไฟฟ้าในของเหลว: ต้นกำเนิดลักษณะเชิงปริมาณและคุณภาพ

แทบทุกคนรู้จักนิยามกระแสไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า อย่างไรก็ตามประเด็นก็คือที่มาและการเคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันนั้นค่อนข้างแตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระแสไฟฟ้าในของเหลวมีคุณสมบัติแตกต่างจากการเคลื่อนที่ตามลำดับของอนุภาคที่มีประจุเล็กน้อย เรากำลังพูดถึงตัวนำโลหะชนิดเดียวกัน

ความแตกต่างที่สำคัญคือกระแสในของเหลว - นี่คือการเคลื่อนที่ของไอออนที่มีประจุนั่นคืออะตอมหรือแม้แต่โมเลกุลที่สูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนด้วยเหตุผลบางประการ ในกรณีนี้หนึ่งในตัวบ่งชี้ของการเคลื่อนที่นี้คือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของสารที่ไอออนเหล่านี้ผ่าน จากคำจำกัดความของกระแสไฟฟ้าเราสามารถสันนิษฐานได้ว่าในระหว่างการสลายตัวไอออนที่มีประจุลบจะเคลื่อนที่ไปยังแหล่งที่มาของกระแสไฟฟ้าบวกและในทางกลับกันไอออนบวกจะเปลี่ยนไปเป็นประจุลบ

กระบวนการสลายโมเลกุลของสารละลายเป็นไอออนที่มีประจุบวกและลบเรียกว่าการแยกตัวด้วยไฟฟ้าในทางวิทยาศาสตร์ ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในของเหลวจึงเกิดขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าในทางตรงกันข้ามกับตัวนำโลหะเดียวกันองค์ประกอบและคุณสมบัติทางเคมีของของเหลวเหล่านี้เปลี่ยนไปส่งผลให้กระบวนการเคลื่อนที่ของไอออนที่มีประจุไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าในของเหลวต้นกำเนิดลักษณะเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพเป็นปัญหาหลักประการหนึ่งที่เอ็มฟาราเดย์นักฟิสิกส์ชื่อดังศึกษามาเป็นเวลานาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยความช่วยเหลือของการทดลองหลายครั้งเขาสามารถพิสูจน์ได้ว่ามวลของสารที่ปล่อยออกมาในระหว่างการอิเล็กโทรลิซิสโดยตรงขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้าและเวลาที่ใช้อิเล็กโทรลิซิสนี้ มวลนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับเหตุผลอื่นใดยกเว้นชนิดของสาร

นอกจากนี้การศึกษากระแสในของเหลวฟาราเดย์จากการทดลองพบว่าสำหรับการปลดปล่อยสารใด ๆ หนึ่งกิโลกรัมในระหว่างการอิเล็กโทรลิซิสต้องใช้ประจุไฟฟ้าในปริมาณเท่ากัน ตัวเลขนี้เท่ากับ 9.65 x 10 7 k. เรียกว่าหมายเลขฟาราเดย์

ไม่เหมือนตัวนำโลหะกระแสไฟฟ้าในของเหลวล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำซึ่งขัดขวางการเคลื่อนที่ของไอออนของสารอย่างมาก ในเรื่องนี้ในอิเล็กโทรไลต์ใด ๆ การก่อตัวของกระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยเป็นไปได้ ในขณะเดียวกันถ้าอุณหภูมิของสารละลายสูงขึ้นค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นและความแรงของสนามไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น

Electrolysis มีอีกอย่างที่น่าสนใจทรัพย์สิน. สิ่งนี้ก็คือความน่าจะเป็นของการสลายตัวของโมเลกุลใดโมเลกุลหนึ่งให้เป็นไอออนที่มีประจุบวกและลบยิ่งสูงจำนวนโมเลกุลของสารเองและตัวทำละลายก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในขณะเดียวกันในช่วงเวลาหนึ่งสารละลายจะอิ่มตัวด้วยไอออนมากเกินไปหลังจากนั้นการนำไฟฟ้าของสารละลายจะเริ่มลดลง ดังนั้นการแยกตัวด้วยไฟฟ้าที่แข็งแกร่งที่สุดจะเกิดขึ้นในสารละลายซึ่งความเข้มข้นของไอออนต่ำมาก แต่กระแสไฟฟ้าในสารละลายดังกล่าวจะต่ำมาก

กระบวนการอิเล็กโทรลิซิสพบว่ามีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอุตสาหกรรมต่างๆที่เกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี สิ่งที่สำคัญที่สุด ได้แก่ การผลิตโลหะโดยใช้อิเล็กโทรไลต์การอิเล็กโทรไลซิสของเกลือที่มีคลอรีนและอนุพันธ์ปฏิกิริยารีดอกซ์การได้รับสารที่จำเป็นเช่นไฮโดรเจนการขัดผิวและการชุบด้วยไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นในสถานประกอบการด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการผลิตเครื่องมือหลายแห่งวิธีการกลั่นเป็นเรื่องธรรมดามากซึ่งเป็นการผลิตโลหะโดยไม่มีสิ่งเจือปนที่ไม่จำเป็น