Энциклопедический словарь (Х-Я) - Ф. Брокгауз

Электрическое поле

Электрическое поле – пространство, в котором могут быть обнаружены каким-либо способом Э. силы.

Электроды

Электроды. – Электродами называют части проводников гальванической цепи, погруженный в вещества, подвергаемые действию гальванического тока. Э. устраивают чаще всего из твердых, проводящих ток веществ, т. е. из металла или угля. Жидкие Э. встречаются нередко в лабораторной и заводской практике, примером чему могут служить ртутные Э., а также Э. из других расплавленных металлов. Термин электрод предложен Фарадеем, чтобы им заменить для частных случаев более общий термин «полюсы». Отсюда следует, что электрод может быть характера положительного полюса; такой электрод Фарадей назвал анодом, а электрод характера отрицательного полюса получил название катода. В зависимости от тех химических превращений, которые совершаются при прохождении тока на границе электрод | электролит Э. бывают обратимые и необратимые. Границу эту принято графически обозначать выше поставленной вертикальной чертой, как и вообще границу двух веществ, на которой могут развиваться электровозбудительные силы. Обратимым электродом называют такой, у которого в месте соприкосновения электрода с электролитом, при перемене направления тока, совершается химическое прекращение, как раз обратное тому, что совершалось при первоначальном направлении тока. Э., не удовлетворяющие этому требованию, носят название необратимых. Пример обратимого электрода: тяжелый металл (медь, цинк, кадмий и др.) погруженный в раствор соли того же металла. При прохождении тока от меди к медному купоросу – растворяется медь, при обратном направлении тока медь осаждается. Кроме качественных требований, обратимый электрод часто должен удовлетворять количественным требованиям. Такой случай наблюдается для газоплатиновых электродов, т. е. для платины, погруженной частью в раствор электролита частью же в атмосферу газа, выделяющегося при электролизе, хотя бы, например в атмосферу водорода. Если сила тока обратного будет такова, что у водород платинового анода будет происходить только растворение водорода, но не будет выделения кислорода, такой электрод обратим для водород платинового катода. Обратимые металлические или газо-металлические электроды носят название электродов первого рода. Э. первого рода обратимы для катионов СuЁ, ZnЁ, CdЁ, Hя и т. д., а газо-металлические – для Оўў. Cl' и др. Э. второго рода являются обратимыми для анионов Clў, Brў, Jў и др. На существование обратимости в этих электродах было впервые указано Нернстом, он же дал и теорию этих электродов. Они представляют металлы, покрытые слоем нерастворимых солей этих металлов, погруженные в раствор соли с тем же анионом, как и у нерастворимой соли. Примером может служить ртутный электрод, покрытый слоем каломели (Hg2Cl), или серебряный электрод, покрытый слоем хлористого серебра (AgCl), погруженные в раствор хлористого калия. При прохождении тока в одном направлении, когда электрод является анодом, выделяющийся ион хлора, соединяясь с металлом электрода, образует нерастворимую соль, т. е. как бы хлор «осаждается током на электроде»; когда же электрод становится катодом, хлор нерастворимой соли переходит в раствор. Эта качественная сторона явлений не дает, конечно, полной картины происходящих процессов, и говорит о том, что в таком электроде хлор является как бы металлом, отличающимся только знаком электричества его иона, возможно только для общей характеристики явления. Теория же явления, дающая точное представление, основана на химическом взаимодействии веществ у электрода. Еще сложнее теория обратимых электродов 3-го рода. Эти Э. предложены Лютером, как обратимые для металлов, выделяющих водород из воды и, следовательно, не могущих служить в металлическом состоянии электродами. Остановимся на одном примере обратимого Э. для кальция (Са). Свинцовая пластинка, покрытая слоем смеси солей сернокислого свинца и сернокислого кальция, погруженная в раствор, содержащий хлористый кальций и насыщенные сернокислым свинцом и сернокислым кальцием, представляет, по Лютеру, обратимый Э. для кальция.

Форма и величина электродов бывает самая разнообразная, в зависимости от тех требований, которым они должны удовлетворять. Существенной для электрода является та его поверхность, через которую ток попадает в электролит.

Если ток электричества (J – сила тока) равномерно распределен по всей поверхности электрода (S), тогда величина носит название плотности тока для данного электрода. Для электрохимических целей часто необходимо хотя бы приблизительное знание этой величины; поэтому вычисляют эту величину делением J на S даже и в таких случаях, когда ток только приблизительно равномерно распределен по электроду. За единицу поверхности электрода принимают 100 квадратных сантиметров и обозначают N. D. 100, для измерения же J – обычную величину, т.е. силу тока, равную одному амперу. Так что N. D.100=1,5А обозначает, что через поверхность электрода в 100 квадратных сантиметров проходит ток силой в 1,5 ампера. Из специальных электродов должно упомянуть о каломельном обратимом электроде второго рода, получившем большое распространение, благодаря постоянству и простой конструкции. В сосуд с впаянной снизу платиновой проволокой, на дне которого находится ртуть, покрытая слоем каломели, наливается нормальный раствор хлористого калия, т. е. 74,6 гр. в литре раствора, или 0,1 нормальный. Электровозбудительная сила на границе этого электрода и электролита, по Оствальду, в первом случае равна 0,56 вольт, во втором 0,616 вольт. Электрод этот носит название «постоянный каломельный электрод» и применяется в электрохимии.

Вл. Кистяковский.

Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация или ионизация (литер. Svante Arrhenius, «Ueber die Dissociation der in Wasser gelosten Stoffe», «Zeitschr. fur physikalische Chemie», 1887; Sv. Arrhenins, «La dissociation electrolytique des solutions. Rapport an Congres internat a Paris 1900»; Max Roloff, «Die Theorie der Elektrolytischen Dissociation» и др.). – Термин «электролитическая диссоциация» предложен Аррениусом в 1887 г. В электролитах, растворенных в воде, и в некотор. других растворителях Аррениус предложил признать особое распадение молекулы на ионы, заряженные положительным и отрицательным электричеством, и назвал это распадение электролитической диссоциацией. Так, например, хлористый калий КCl в водном растворе частью распадается на ион калия с положительным зарядом электричества, на катион К·, и на ион хлора с отрицательным зарядом, анион Cl'; в соляной кислоте молекулы НCl распадаются на катион Н· и анион Сl; в растворе едкого натра NaHO имеются ионы Na· НО', в растворе глауберовой соли Na2SO4, имеются уже двуэквивалентные анионы SO4?, несущие двойной против одноэквивалентного иона заряд, и два иона Na· Na·, или возможны также ионы Na· и NaSO4; триэквивалентные ионы образуются в растворе красной соли K3 Fe(C'N)6; его ионы Fe(CN)6?ў и три К· т. п. Ионы в растворах совершенно свободно перемещаются, только электрические силы, как бы заменяющие химическое сродство, поддерживают в самой малейшей капле раствора равномерное распределение числа положительных и отрицательных электрических зарядов. Новое предположение Аррениуса дало возможность охватить одной стройной теорией обширный ряд явлений, изучаемых в физике, химии, физиологии растений и животных, особенно же новая идея имела благотворное влияние на развитие теоретической электрохимии. Новая теория была названа Аррениусом теорией электролитической диссоциации и английскими авторами (Лодж и др.) теорией ионизации. Основной постулат новой теории противоречил многому, что считалось до ее появления общепризнанным и само собой понятным. Сродства тех частей молекул, который выше названы ионами, например, К· к Cl', одно из наибольших; отсюда казалось само собой понятным, что, благодаря огромным притяжением между такими частями, молекула в этом месте чрезвычайно прочна. Не трудно показать, что и новая теория признает существование огромных притяжений между частями молекул – ионами. Она даже дает возможность приблизительно их вычислить. В этом легко убедиться, если припомнить вычисление, сделанное Гельмгольцем задолго до появления теории Э. диссоциации и приведенное в его лекции, посвященной памяти Фарадея: если миллиграмм-эквивалент катионов и анионов сосредоточить в двух разных точках на расстоянии сантиметра, тогда, чтобы удержать их на этом расстоянии, нужно было бы применить силу, близкую ста тысячам биллионов килограмм. Вычисленная величина не может быть реализирована, но она показывает, что и между отдельными ионами действуют сравнительно значительные силы. Казалось бы, что при действии таких сил невозможно допустить подвижности ионов. Однако, в молекулярной теории жидкостей, чтобы объяснить текучесть, допускается полная подвижность молекул, не смотря на значительные между ними притяжения, достигающие сил нескольких тысяч килограмм на квадратный сантиметр жидкости. Очевидно, и для ионов можно признать подвижность, подобную заведомо признаваемой для молекул жидкостей. Получается аналогия электролитически диссоциированных молекул жидкому состоянию вещества, а не диссоциированных – твердому. Для определения степени Э. диссоциации a, т. е. относительного числа ионизированных молекул к общему числу растворенных молекул, пользуются отношением эквивалентной электропроводности данной концентрации (L) к максимальной эквивалентной электропроводности