電導及電導測定
銅臭 / 2022-07-22
一、導電體
電流容易通過的物體稱為導電體,簡稱導體。導體按其導電方式的不同,可分為電子導體和離子導體兩大類:
1.電子導體。電子導體包括金屬、合金、石墨和某些固態(tài)金屬化合物等。由于這類導體中存在著自由電子,當導體兩端有電位差時,自由電子就向一定的方向流動而形成電流。這類導體在電流通過時不發(fā)生化學變化,但有發(fā)熱現(xiàn)象。其導電能力一般隨溫度的升高而降低。
2.離子導體。各種電解質(zhì)溶液和熔融的電解質(zhì)都屬于此類導體。它們是依靠溶液中正、負離子的定向移動而導電,導電時在電極上有化學變化發(fā)生。其導電能力一般隨溫度的升高而增強。
二、電解質(zhì)溶液的導電過程
現(xiàn)以CuCl?溶液為例,分析電解質(zhì)溶液的導電過程,如圖9-1。在CuCl?溶液中,插入兩個石墨電極或鉑電極,將電極與直流電源相接。與電源負極相接的電極稱為陰極,與電源正級相接的電極稱為陽極。在電路中串聯(lián)個小燈泡( 1.2或1.4伏),電源接通后,立刻看到小燈泡亮了,這說明CuCl?溶液是導電的。同時還觀察到在陰極上有Cu析出,在陽極上有Cl?氣逸出。
CuCl?溶液能夠?qū)щ?,是因為CuCl,溶于水時,電離產(chǎn)生了能夠自由移動的Cu²?和Cl?。接通電源前,這些離子在溶液中作無規(guī)則的熱運動;接通電源后,在兩電極間的電場作用下,溶液中的離子就開始作定向運動,稱為離子的遷移。接通電源后,Cu²?向陰極遷移,并在陰極獲得由電源負極輸送來的電子,還原成金屬銅析出,發(fā)生了還原反應;而CI?則向陽極遷移,并在陽極失去電子,氧化成Cl?,氣逸出,發(fā)生了氧化反應。
在電場的作用下,溶液中的陽、陰離子分別在陰、陽極上得、失電子的過程,稱為離子的放電。陽離子在陰極放電,相當于將電子從陰極取走,陰離子在陽極放電,相當于將電子給予陽極。離子的遷移和放電,構(gòu)成了電子從電源的負極進入陰極,通過溶液再從陽極回到電源正極的電子流回路。由此可知,溶液的導電是離子在電場中發(fā)生遷移和放電的結(jié)果。
上述離子放電的結(jié)果,使電解質(zhì)發(fā)生了分解。兩極上的總反應既是一個氧化還原反應,也是一個分解反應。這種由于通直流電,使電解質(zhì)發(fā)生分解的作用稱為電解。能發(fā)生電解的裝置稱為電解池。
三、電極的命名
為了使電解質(zhì)溶液能夠?qū)щ?,必須在溶液中插入兩片金?(或石量 )導體作為電極, 通電時把它們和電源的兩極聯(lián)接起 來。習慣上對電極有兩種命名方式:一種是按電極上進行的化學反應來命名,即凡是進行還原反應的電極稱為陰極,進行氧化反應的電極稱為陽極;另一種是按電位的高低來命名;即電位較高的電極稱為正極,電位較低的電極稱為負極。電學中規(guī)定電流的方向是從高電位流向低電位,而電流的方向與電子流的方向恰好相反,因此,若按電子流的方向命名電極,則輸出電子的電極為負極,輸入電子的電極為正極。習慣上把作為電源(原電池)的兩個電極常稱為正極和負極,把電解池中的兩個電極常稱為陰極和陽極,如圖9-1的裝置中所示。