Химическое действие тока

Определения и обозначения

Химическое действие электрического тока — изменение вещества, которое происходит при прохождении через него тока. Например, у электрода может появиться новый налёт или выделиться газ. Это определение помогает отличить химическое действие от нагревания проводника или действия магнита.

Электролит — жидкость или раствор, проводящий электрический ток и способный изменяться под его действием. К электролитам относятся некоторые растворы веществ, например соли. Это понятие нужно, чтобы понимать, через какую среду можно наблюдать химическое действие тока.

Электроды — проводники, через которые ток входит в электролит и выходит из него. Обычно в опыте используют два электрода, соединённых с разными частями цепи. Они нужны, чтобы ток мог пройти через раствор, а изменения можно было заметить у их поверхности.

Электролиз — химические изменения электролита при прохождении через него электрического тока. Это название объединяет изменения, которые происходят в растворе и у электродов. Зная этот термин, можно коротко назвать явление, которое наблюдают в опыте.

Как это устроено

Не все жидкости одинаково хорошо проводят ток. В некоторых растворах есть заряженные частицы, которые могут перемещаться и переносить электрический заряд, поэтому такие растворы проводят ток. В дистиллированной воде таких частиц очень мало, поэтому она проводит ток плохо; многие твёрдые вещества тоже не дают заряженным частицам свободно двигаться.

Для простого опыта нужны источник тока, два электрода и электролит. Электроды соединяют проводами с источником, а их концы погружают в раствор, чтобы ток мог проходить из цепи через электролит и возвращаться в цепь. Электроды не должны касаться друг друга: при соприкосновении ток может пройти между ними напрямую, и опыт уже не покажет действие раствора. Для таких опытов используют безопасный низковольтный источник, а не розетку.

Когда ток проходит через электролит, у электродов и в растворе могут происходить заметные изменения. На одном электроде иногда образуется налёт, у электрода могут появиться пузырьки газа, а цвет раствора может измениться. Эти признаки возникают потому, что при прохождении тока меняется состав вещества, а часть продуктов изменения оказывается на электроде или в растворе.

В электролите есть заряженные частицы, которые под действием электрического поля перемещаются к электродам. У поверхности электрода частицы могут участвовать в превращениях: одни вещества оседают на электроде, а другие образуют газ. Поэтому налёт или пузырьки связаны не просто с движением жидкости, а с изменением вещества. Направление движения частиц зависит от их заряда.

Химическое действие отличается от теплового тем, что при нём меняется состав вещества, а не только его температура. Магнитное действие связано с появлением магнитных свойств вокруг проводника с током, а химическое можно заметить по налёту, газу или изменению цвета. Такие признаки помогают судить, что ток проходит через электролит и вызывает в нём изменения. Один опыт может показывать больше одного действия тока.

Химическое действие тока: условия и наблюдаемые признаки

Сначала найдите в таблице условия опыта: нужен электролит и замкнутая цепь с двумя электродами. Затем сравните их с тем, что наблюдали: налёт, пузырьки и перемена цвета — возможные признаки химического действия. Отсутствие заметного признака не всегда доказывает, что тока нет: результат зависит от состава раствора и условий опыта.

Разбор задач

Задача 1. В раствор опустили два электрода и подключили их к источнику тока. На одном электроде появился налёт. Нужно определить, какое действие тока наблюдают. Налёт возник на электроде во время прохождения тока, значит, изменилось вещество.

1. Определяем, что раствор включён в цепь через электроды.
2. Вспоминаем: появление нового налёта указывает на изменение вещества.
3. Такое изменение при прохождении тока называют химическим действием.

Ответ: наблюдают химическое действие тока; налёт — вещество, появившееся в результате изменения.

Задача 2. В двух одинаковых сосудах находятся раствор соли и чистая вода. В каждый опустили электроды и собрали цепь с лампочкой. Нужно определить, в каком сосуде вероятнее заметить прохождение тока и почему. Сравниваем способность двух жидкостей проводить ток.

1. Вспоминаем, что раствор соли обычно проводит ток лучше чистой воды.
2. В растворе есть подвижные заряженные частицы, которые переносят заряд.
3. Поэтому прохождение тока вероятнее заметить в сосуде с раствором соли: например, лампочка может загореться заметнее.

Ответ: скорее в сосуде с раствором соли, потому что он проводит ток лучше чистой воды.

Задача 3. Ученик подключил к источнику два электрода в растворе и заметил у одного пузырьки газа. Он решил, что раствор кипит. Нужно проверить это предположение и назвать значение наблюдения. Важно выяснить, связаны ли пузырьки с нагреванием или появляются при прохождении тока.

1. Не касаясь цепи и соблюдая безопасность, сравнивают наблюдение при включённом и выключенном источнике.
2. Если пузырьки появляются при прохождении тока, а раствор не нагрет до кипения, это не похоже на обычное кипение.
3. Выделение газа у электрода может быть признаком химического изменения электролита.

Ответ: нужно проверить, исчезают ли пузырьки при выключении тока и не кипит ли раствор. Выделение газа у электрода может показывать химическое действие тока.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что любые жидкости проводят ток одинаково. Так думают, потому что внешне растворы могут быть похожи, но их состав различается. Проверь себя: вспомни, что раствор соли проводит ток лучше чистой воды, а дистиллированная вода — плохо.

Ошибка — называть налёт на электроде просто загрязнением. Он появляется именно во время опыта, поэтому легко принять его за случайную грязь, хотя это может быть новое вещество. Проверь себя: сравни электрод до опыта и после прохождения тока и обрати внимание, где именно возник налёт.

Ошибка — считать, что пузырьки всегда означают кипение. Пузырьки могут появляться у электрода из-за выделения газа, даже если весь раствор не кипит. Проверь себя: наблюдай, связаны ли пузырьки с прохождением тока, и оцени, нагрелся ли раствор до кипения.

Ошибка — думать, что химическое действие возникает при одном лишь наличии источника тока. Источник не вызовет заметного изменения, если цепь разомкнута и ток через электролит не проходит. Проверь себя: убедись, что оба электрода подключены, погружены в раствор и не соприкасаются, а цепь замкнута.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в химическом действии тока, нужно знать, что такое электрический ток и замкнутая цепь. Полезно уметь узнавать источник тока, проводники и потребители, ведь электролит тоже включают в цепь. Ток проявляет не только химическое, но и тепловое, и магнитное действие: в разных опытах заметны разные результаты. Знание электролиза пригодится при знакомстве с получением и нанесением покрытий на металлы и другими применениями электрического тока.

Что запомнить

• Ток может вызывать химические изменения вещества.
• Растворы разных веществ проводят ток неодинаково.
• Электролит включают в замкнутую электрическую цепь.
• Электроды проводят ток между цепью и электролитом.
• Налёт, пузырьки газа или изменение цвета могут быть признаками химического действия тока.
• Химические изменения электролита при прохождении тока называют электролизом.