Электрический ток в жидкостях

Жидкости, как и твердые тела, могут быть диэлектриками, полупроводниками и проводниками. К числу диэлектриков относится дистиллированная вода. Жидкими полупроводниками являются, например, расплавленный селен, расплавы сульфидов. Раствор соли в отличие от дистиллированной воды обладает электрической проводимостью.Выясним механизм проводимости водных растворов электролитов на примере раствора бромида калия КВr.Взаимодействие атомов брома и калия в молекуле бромида калия упрощенно можно представить как взаимодействие двух ионов: положительно заряженного иона К⁺ и отрицательно заряженного иона Вг . Объясняется это тем, что единственный валентный электрон у калия слабо связан с атомом. При образовании молекулы КВr этот электрон переходит к атому брома, превращая его в отрицательный ион Вr ; в соответствии с этим молекулу КВr ми кип схематически изобразить в виде диполя. При растворении соли бромида калия в воде молекулы КВr попадают в окружение молекул воды, которые тоже являются диполями. В электрическом поле, создаваемом молекулой КВr, молекулы воды растягивают молекулу КВr настолько, что незначительная ее встряска при столкновении с другими молекулами разрушает ее. Часть молекул КВr распадается −диссоциирует на ионы К⁺ и Вr . Этот процесс называют электролитической диссоциацией.

Степень диссоциации, т. е. доля молекул растворенного вещества, которые распадаются на ионы, зависит от температуры, концентрации раствора и диэлектрической проницаемости ее растворителя. С увеличением температуры степень диссоциации возрастает и, следовательно, увеличивается концентрация положительно и отрицательно заряженных ионов.Ионы разных знаков при встрече могут снова объединиться в нейтральные молекулы −рекомбинировать.При неизменных условиях в растворе устанавливается динами­ческое равновесие, при котором число молекул, распадающихся в единицу времени на ионы, равно числу пар ионов, которые за то же время вновь воссоединяются в нейтральные молекулы.

Электролиз широко применяют в технике для различных целей. Электролитическим путем покрывают, например, поверхности одного металла тонким слоем другого (никелирование, хромирование, омеднение и т. п.). Это прочное покрытие защищает поверхность от коррозии. Если принять меры к тому, чтобы электролитическое покрытие хорошо отслаивалось от поверхности, на которую осаждался металл (этого достигают, например, нанося на поверхность графит), можно получить копию с рельефной поверхности. Осаждая металл на длинный цилиндр, получают трубы без шва. При помощи электролиза осуществляют очистку металлов от примесей. Так, полученную из руды неочищенную медь отливают в форме толстых листов, которые затем помещают в ванну в качестве анодов. При электролизе медь па аноде растворяется, примеси, содержащие ценные и редкие металлы, выпадают на дно, а на катоде оседает чистая медь. При помощи электролиза получают алюминий из расплава бокситов. Именно этот способ получения алюминия сделал его дешевым и наряду с железом самым распространенным в технике и быту металлом.

Электрический ток в вакууме

Самостоятельный газовый разряд в стеклянной трубке с двумя электродами может происходить лишь при условии, что давление газа слишком мало. При уменьшении значений, меньших 0,0001 мм рт. ст., разряд прекращается, т. е. ток становится равным нулю, хотя напряжение на электродах трубки отлично от нуля. Это происходит вследствие того, что атомов становится слишком мало, чтобы поддерживать ток за счет ионизации электронным уда­ром и выбивания ионами электронов с катода. Отсутствие проводимости разреженного газа наблюдается и при дальнейшем уменьшении давления. Продолжая откачивать газ, можно дойти до такой его концентрации, при которой молекулы успевают пролетать от одной стенки трубки до другой, ни разу не испытав соударений друг с другом. Такое состояние газа в трубке называют вакуумом.Разреженный газ превращается в проводник благодаря действию ионизатора. Если же газа так мало, что можно говорить о состоянии вакуума, то про­водимость межэлектродного промежутка можно обеспечить только с помощью введенного в трубку источника заряженных частиц. Чаще всего действие такого источника основано на свойстве тел, нагретых до высокой температуры, испускать электроны.