液体导电

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简介

电是电子在导体中从一点到另一点的运动。导电发生在固体、液体和气体三种物质状态中。液体中导电的机制与固体中不同。我们将尝试通过研究纯水的例子来理解液体中的导电性。

液体是如何导电的？

纯水是不良导体。那么它如何导电呢？我们必须在纯水中加入盐才能导电。

让我们以纯水中氯化钠盐为例。氯化钠断裂其键并溶解在水中。氯化钠在通过电流后分离成钠离子$\mathrm{(Na^+)}$和氯离子$\mathrm{(Cl^-)}$。钠离子是带正电的离子。它被称为阳离子。氯离子是带负电的离子。它被称为阴离子。

这些离子携带电流。在下图中，我们可以看到钠离子已向带负电的电极即阴极移动，而氯离子已向带正电的电极即阳极移动。钠离子从阴极获得电子。形成了钠原子。氯离子向阳极捐献电子并形成氯气。钠原子和氯气是稳定的。两种离子都沉积到电极中。液体中的导电是通过此过程完成的。此过程也称为电解。

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水的电解

电解是一个通过电流使物质发生化学变化的过程。它涉及由于电流而将水分子$\mathrm{(H_2O)}$分解成氢气和氧气。本实验采用纯水。正如我们所见，纯水不导电，因此需要向其中添加盐。铂电极浸入水中。电流通过整个溶液。

水被分解成氢离子$\mathrm{(H^+)}$和氢氧根离子$\mathrm{(OH^-)}$。

$$\mathrm{H_2O=2H^++OH^-}$$

氢离子向阴极移动，氢氧根离子向阳极移动。

阴极上的还原反应

氢离子向阴极移动。它们从阴极获得电子并将其转化为稳定的氢气。

$$\mathrm{H_2O=2H^++OH^-}$$

$$\mathrm{2H^+(aq)+2e^-\rightarrow H_2(g)}$$

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阳极上的氧化反应

氢氧根离子向阳极移动。它们将多余的电子损失给电极并将其转化为稳定的氧气。

$$\mathrm{4H_2O\rightarrow 4OH^-(aq)+4H^+}$$

$$\mathrm{4OH^-(aq)\rightarrow O_2(g)+2H_2O(I)+4e}$$

在水的电解过程中，每两个氢分子产生一个氧分子。氢和氧分子的比率为 2:1。电解主要用于从其矿石中提取金属。

电镀

它是通过电流将一种金属镀到另一种金属上的过程。它主要用于防止金属腐蚀。

阴极和阳极

电镀在电解池中进行。外部对其施加电流。阴极是连接到电池正极的电极。阳极也是连接到电池负极的电极。要电镀的材料放置为阴极。要进行电镀的金属放置为阳极。金属盐溶液用于沉积。

镀银

要镀覆的材料充当阴极。银块充当阳极，硝酸银溶液充当电解质。在电流通过电解质溶液后，银离子沉积在阴极上。杂质沉积在阳极上。

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电镀的应用

• 电镀技术用于珠宝设计。廉价金属镀上金和银以使其更具吸引力。这些镀金或镀银饰品比真正的金银饰品便宜。

• 铁用于建造桥梁。它也用于汽车以提供强度。但由于空气中存在水分，铁可能会生锈，因此需要镀锌。

• 铬金属的外观光亮。厨房燃气灶、汽车零件、轮辋、自行车车把、水龙头等都进行镀铬处理。

• 电镀也用于导电。集成电路放置在手机和电脑中。金和银是良好的导体。但由于其价格昂贵，因此无法放置在电脑和手机的集成电路中。因此，在较便宜的金属上涂覆银和金。它有助于导电。

• 电镀技术还用于涂覆用于储存食物的罐头。罐头由铁制成。铁镀锡是因为锡的反应性低于铁。食物不会直接接触铁，从而防止食物变质。

关于电解和电镀的事实

• 术语“电解”由迈克尔·法拉第创造。

• 电解用于清洁硬币和其他金属。

• 电解用于获得镁、钙、氯、铝、氯酸钠、氯酸钾等物质。

• 电镀是由意大利化学家路易吉·布鲁尼亚特利于 1805 年发明的。这项技术已有 200 多年的历史。

• 电镀是金属镀覆最常见的技术，因为它可以控制镀覆的厚度。

• 在厨房里，我们使用不锈钢餐具。它们通过电镀镀铜。

结论

液体中的导电主要发生在电解和电镀中。电镀过程在珠宝制造中起着重要作用。电解是金属纯化的重要过程。这些技术需要大量的电能。电镀和电解产生的废物的管理很困难。尽管这些技术有一些缺点，但由于其优点，它仍然在商业上使用。

常见问题

Q1. 定义电解。

答：它是在电解质中由于电流通过而产生化学变化的过程。

Q2. 定义电镀。

答：它是在电解质溶液中通过电流将一种金属镀到另一种金属上的过程。

Q3. 准备一份你周围电镀的物品清单。

答：镀金：金镀在银饰品上。它们被称为镀金饰品。

镀锌：铁用于建筑。它镀锌以避免生锈和腐蚀。

Q4. 什么是离子化合物？

答：在水中完全解离的化合物称为离子化合物。

Q5. 什么是离子？

答：原子通过获得或失去电子而形成电荷称为离子。