Учебник - Трактат об электричестве и магнетизме Том 1 - Джеймс К.М. (1238775), страница 77

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 77)

Точно так же каждая молекула авиона при освобождении передает аноду заряд отрицательного электричества, численное значение которого совпадает с численным значением положительного заряда, переносимого молекулой катиона, при противоположном знаке заряда. Если вместо единственной молекулы мы рассмотрим большое их число, составляющее электрохимический эквивалент иона, то суммарный заряд всех молекул будет равен, как мы уже видели, одной единице электричества, положительной или отрицательной.

260. Мы до сих пор не знаем, сколько молекул содержит электрохимический эквивалент любого вещества, но молекулярная теория, существующая в химии и подкрепляемая многими физическими соображениями, предполагает, что число молекул в электрохимическом эквиваленте есть одна и та же величина для всех веществ. Мы можем поэтому в духе спекуляций молекулярной теории предположить, что число молекул в одном электрохимическом эквиваленте равно неизвестному в настоящее время числу тт', способ определения которого мы, возможно, найдем *. Тогда каждая молекула, будучи освобождена из соединения, расстается с зарядом, величина которого равна !/Ж и который положителен для катиона и отрицателен для аниона.

Это определенное количество электричества мы будем т См. примечание к и. 5. 40а Часть П. Злектрокииематика называть молекулярным зарядом. Если бы величина его была известна, это была бы наиболее естественная единица электричества. До сих пор мы только уточняли наши исходные предпосылки и упражнялн наше воображение, следя за электризацией молекул и за разрядом этой электри.

зации. Освобождение ионов происходит одновременно с переходом положительного электричества от анода на катод. Ионы, когда они освобождены, не заряжены электричеством, следовательно, когда они находятся в соединении, они обладают молекулярными зарядами, о которых говорилось выше.

Однако, хотя легко говорить об электризации молекулы, не так легко пред. ставить себе, что это такое. Мы знаем, что если два металла соприкасаются в любой точке, вся остальная часть их поверхностей оказывается заряженной. Если металлы имеют форму двух пластин, разделенных узким промежутком воздуха, заряд на каждой пластине может достигать значительной величины. Можно предположить что нечто подоб. нос происходит и тогда, когда два компонента электролита находятся в соединении.

Можно предположить, что каждая пара молекул соприкасается в одной точке, а остальная их поверхность заряжена из-за действия контактной электро- движущей силы. Но для того чтобы объяснить это явление, мы должны ответить на вопрос, почему заряд, созданный таким образом на каждой молекуле, имеет фиксированную величину, и почему при соединении молекулы хлора с молекулой цинка молекулярные заряды оказываются такими же, как и при соединении молекулы хлора с молекулой меди, хотя электродвижущая сила между хлором и цинком много больше, чем между хлором и медью, Если заряд молекул объясняется действием контактной электродвижущей силы, почему тогда разные значения электродвижущей силы дают в точности равные зарядыр Предположим, однако, что мы перескочили через эту трудность, просто провозгласив факт постоянства молекулярного заряда. Для удобства описания мы назовем этот постоянный молекулярный заряд одной молекулой электричества.

Зта фраза, хотя она сама по себе и груба и не гармонирует с остальным содержанием этого трактата, позволит нам по крайней мере четко установить то, что известно об электролизе, а также указать на серьезные затруднения. Каждый электролит должен рассматриваться как бинарная смесь его аниона и катиона. Анион или катион или оба они могут быть сложными телами, так что молекула аниона или катиона сама может быть образована из некоторого числа молекул простых тел.

Молекула аниона и молекула катиона вместе образуют одну молекулу электролита. Чтобы действовать в электролите как анион, молекула должна быть заряжена тем, что мы назвали одной молекулой отрицательного электричества, а для того чтобы действовать как катион, молекула должна быть заряжена одной.молекулой положительного электричества.

Эти заряды связаны с молекулами только в том случае, если молекулы объединяются, как катион и анион в электролите. Когда молекулы подвергаются электролизу, они отдают свой зарядэлектродам и оказываются незаряженными телами после освобождения из соединения. Если одна и та же молекула может быть катионом в одном электролите, ани- Глава ЪЧ. Злеатролиз 309 оном — в другом, а также входить в состав сложных тел, которые не являются электролитами, то мы должны предположить, что эта молекула получает положительный электрический заряд, когда она действует как катион, получает отрицательный заряд, когда она действует как анион, и что она совсем не имеет заряда.

когда она не входит в состав электролита. Например, иод действует как анион в химических соединениях иода с металлами и в иодисто-водородной кислоте, по, по имеющимся сведениям, действует как катион в соединении с бромом. Эта теория молекулярных зарядов может рассматриваться как некоторый метод, помогающий нам запомнить множество фактов, относящихся к электролизу. Однако кажется крайне невероятным, что мы сохраним в какой-либо форме теорию молекулярных зарядов после того, как придем к пониманию истинной природы электролиза, ибо тогда у нас будут надежные основания, на которых можно построить верную теорию электрических токов и тем самым избавиться от этих предварительных теорий.

261. Одним из самых важных шагов в нашем познании электролиза явилось обнаружение вторичных химических процессов, возникающих при превращении ионов на электродах. Во многих случаях вещества, которые обнаруживаются на электродах, не являются настоящими ионами электролиза, а представляют собой результат воздействия этих ионов на электролит. Так, при электролизе раствора сульфата натрия током, который проходит также и через разбавленную серную кислоту, на анодах выделяются равные количества кислорода как в сульфате натрия, так и в разбавленной кислоте, а на катодах — равные количества водорода. Но если проводить электролиз в подходящих сосудах, таких, как У-образные трубки или же сосуды с пористой перегородкой, так чтобы можно было отдельно исследовать вещество, окружающее каждый электрод, то выясняется, что в растворе сульфата натрия на аноде одновременно с одним эквивалентом кислорода выделяется один эквивалент серной кислоты, а на катоде наряду с одним эквивалентом водорода выделяется один эквивалент щелочи.

На первый взгляд может показаться, что в соответствии со старой теорией строения солей сульфат натрия при электролизе разлагаегся на свои составные части — серную кислоту и щелочь, и в то же время вода из раствора разлагается на составляющие ее кислород и водород, Но такое объяснение было бы основано на допущении, что тот же самый ток, который, проходя через раствор серной кислоты, электролитически разлагаег один эквивалент воды, выделил бы при прохождении через раствор сульфата натрия один эквивалент соли и одновременно один эквивалент воды, что было бы в противоречии с законом электрохимических эквивалентов. Но если мы предположим, что сульфат натрия состоит не из компонент ЬО* и Ка,О, а из ЬОе и Ха„т.

е. не из серной кислоты и щелочи, а из кислотного остатка и натрия, тогда при электролизе кислотный остаток движется к аноду и там освобождается, но поскольку кислотный остаток не может существовать в свободном состоянии, он разбивается на серную кислоту и кислород в равном числе эквивалентов, В то же время натрий освобождается на катоде и здесь разла,гает воду раствора, образуя один эквивалент щелочи и один — водорода.

310 Часть !1. Эаеатроаанематааа Газы, которые собираются у электродов в разбавленной серной кислоте, представляют собой составные части воды, а именно один объем кислорода и два объема водорода. У анода также возрастает количество серной кислоты, но оно не равно одному эквиваленту. Неясно, является чистая вода электролитом или нет, Чем лучше очищена вода, тем больше оказывается ее сопротивление электролитическому прохождению тока. Малейших следов инородного вещества оказывается достаточно, чтобы намного уменьшить электрическое сопротивление воды. Электрическое сопротивление воды, измеренное различными исследователями, имеет настолько различающиеся значения, что мы не можем рассматривать эту величину как определенную.

Чем чище кода, тем больше ее сопротивление, и, если бы мы могли получить действительно чистую коду, весьма сомнительно, что она вообще была бы проводниксм. Пока вода рассматривалась как электролит, а она действительно считалась построенной по типу электролиток, имелись веские причины предполагать, что вода представляет собой бинарное соединение и что два объема водорода химически эквивалентны одному сбъсму кислорода. Однако, если мы допустим, что вода не является электролитом, мы свободны считать, что равные объемы кислорода и водорода химически эквивалентны.

Динамическая теория газов приводит к предположению, что в идеальных га зах равные объемы всегда содержат равное число молекул и что главная часть удельной теплоемкости, а именно та, которая обусловлена движением молекул вследствие теплового возбуждения, одинакова для равного числа молекул любого газа. Поэтому нам приходится предпочесть такую химическую систему, в которой равные объемы кислорода и водорода рассматриваются как эквивалентные, а вода считается смесью двух эквивалентов водорода и одного эквивалента кислорода, и поэтому, вероятно, вода не поддается прямому электролизу.

Характеристики

Список файлов книги