Иной характер, чем в металлах, имеет электрический ток в водных растворах солей, кислот и щелочей, т. е. в растворах веществ, которые называют электролитами. Рассмотрим опыт.
В сосуд с дистиллированной водой опускают два чистых угольных стержня — два электрода и, соединив их с электрической лампой, включают в цепь источника тока (рис. 239). Между электродами существует электрическое поле, но лампа не горит, значит, тока в цепи нет. Это объясняется тем, что дистиллированная вода не содержит свободных зарядов — электронов и ионов.
Затем в воду наливают некоторое количество раствора медного купороса. Лампа при этом загорается (рис. 240), в цепи лампы возникает ток. А если в цепи возник ток, следовательно, в растворе медного купороса есть заряженные частицы. Что представляют собой эти частицы и как они появляются в растворе? Кристаллы медного купороса, как и дистиллированная вода, не являются проводниками тока. Но при растворении медного купороса в воде его молекулы, взаимодействуя с молекулами растворителя, распадаются на части. При этом одна частица, полученная от распада молекулы, оказывается заряженной положительно — возникает положительный ион, другая — отрицательно — возникает отрицательный ион.
Положительные ионы, как Известно, представляют собой частицы, потерявшие один или несколько электронов; отрицательные же ионы — это частицы, обладающие одним или несколькими лишними электронами.
Ионы в растворе, как и молекулы, движутся беспорядочно, но, если сосуд с раствором поместить в электрическое поле, ионы начнут, кроме того, двигаться и в направлении действия электрических сил. Положительные ионы станут двигаться к электроду, соединенному с отрицательным полюсом источника тока, — такой электрод называют катодом. К электроду же, соединенному с положительным полюсом источника тока, называемому анодом, будут перемещаться отрицательные ионы. В растворах электролитов, таким образом, возникает электрический ток, который представляет собой упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов. Схема движения ионов в растворе электролита изображена на рисунке 241. На этом рисунке стрелкой Е показано направление действия сил электрического поля на положительные заряды, стрелкой к сдвижение ионов к катоду и стрелкой α — к аноду.
Обратим внимание на то, что в опыте с раствором медного купороса положительные ионы меди, дойдя до катода, нейтрализуются и в виде нейтральных атомов осаждаются на этом электроде. На катоде постепенно образуется слой чистой меди.
При прохождении, тока через растворы других электролитов на электродах также осаждается какое-нибудь вещество. Этим пользуются для получения чистых металлов (например, меди, алюминия и др.) из растворов их солей.
На этом же явлении основано никелирование и хромирование металлических предметов для защиты их от коррозии (ржавления).
Вопросы. 1. Как показать, что дистиллированная вода непроводник электричества? 2. Как показать, что раствор медного купороса в воде является проводником электричества? 3. Каким образом объясняют электропроводимость раствора медного купороса? 4. Как возникают ионы в растворе? 5. Каково движение ионов в растворе в отсутствие электрического поля? 6. Что представляет собой электрический ток в растворах электролитов? 7. Какие явления наблюдают на электродах, когда в растворе электролита существует ток? Как эти явления используются?
