电导及电导测定
铜臭 / 2022-07-22
一、导电体
电流容易通过的物体称为导电体,简称导体。导体按其导电方式的不同,可分为电子导体和离子导体两大类:
1.电子导体。电子导体包括金属、合金、石墨和某些固态金属化合物等。由于这类导体中存在着自由电子,当导体两端有电位差时,自由电子就向一定的方向流动而形成电流。这类导体在电流通过时不发生化学变化,但有发热现象。其导电能力一般随温度的升高而降低。
2.离子导体。各种电解质溶液和熔融的电解质都属于此类导体。它们是依靠溶液中正、负离子的定向移动而导电,导电时在电极上有化学变化发生。其导电能力一般随温度的升高而增强。
二、电解质溶液的导电过程
现以CuCl₂溶液为例,分析电解质溶液的导电过程,如图9-1。在CuCl₂溶液中,插入两个石墨电极或铂电极,将电极与直流电源相接。与电源负极相接的电极称为阴极,与电源正级相接的电极称为阳极。在电路中串联个小灯泡( 1.2或1.4伏),电源接通后,立刻看到小灯泡亮了,这说明CuCl₂溶液是导电的。同时还观察到在阴极上有Cu析出,在阳极上有Cl₂气逸出。
CuCl₂溶液能够导电,是因为CuCl,溶于水时,电离产生了能够自由移动的Cu²⁺和Cl⁻。接通电源前,这些离子在溶液中作无规则的热运动;接通电源后,在两电极间的电场作用下,溶液中的离子就开始作定向运动,称为离子的迁移。接通电源后,Cu²⁺向阴极迁移,并在阴极获得由电源负极输送来的电子,还原成金属铜析出,发生了还原反应;而CI⁻则向阳极迁移,并在阳极失去电子,氧化成Cl₂,气逸出,发生了氧化反应。
在电场的作用下,溶液中的阳、阴离子分别在阴、阳极上得、失电子的过程,称为离子的放电。阳离子在阴极放电,相当于将电子从阴极取走,阴离子在阳极放电,相当于将电子给予阳极。离子的迁移和放电,构成了电子从电源的负极进入阴极,通过溶液再从阳极回到电源正极的电子流回路。由此可知,溶液的导电是离子在电场中发生迁移和放电的结果。
上述离子放电的结果,使电解质发生了分解。两极上的总反应既是一个氧化还原反应,也是一个分解反应。这种由于通直流电,使电解质发生分解的作用称为电解。能发生电解的装置称为电解池。
三、电极的命名
为了使电解质溶液能够导电,必须在溶液中插入两片金属 (或石量 )导体作为电极, 通电时把它们和电源的两极联接起 来。习惯上对电极有两种命名方式:一种是按电极上进行的化学反应来命名,即凡是进行还原反应的电极称为阴极,进行氧化反应的电极称为阳极;另一种是按电位的高低来命名;即电位较高的电极称为正极,电位较低的电极称为负极。电学中规定电流的方向是从高电位流向低电位,而电流的方向与电子流的方向恰好相反,因此,若按电子流的方向命名电极,则输出电子的电极为负极,输入电子的电极为正极。习惯上把作为电源(原电池)的两个电极常称为正极和负极,把电解池中的两个电极常称为阴极和阳极,如图9-1的装置中所示。