Электрический ток в жидких проводниках (стр. 3 из 13)

С выпавшего осадка хлорида серебра слейте раствор, осадок несколько раз промойте дистиллированной водой, сливая воду очень аккуратно, по стеклянной палочке, чтобы не терять хлорид серебра. К отмытому осадку добавьте небольшими порциями 30%-ный раствор иодида калия до тех пор, пока осадок не растворится полностью. Долейте воду, чтобы довести объем раствора до первоначального. У вас должно быть столько же электролита для серебрения, сколько вы приготовили его для меднения. В этот электролит погрузите значки (они вновь будут катодами). Анодами могут служить графитовые стержни, лучше из батареек, а не из карандашей, потому что их площадь должна быть немного больше площади значков. Плотность тока небольшая, около 1 мА/см². Так на значках образуется слой серебра и, конечно, оно выглядит как новое. Однако не такая уж хитрость почернить значки под старое серебро... Водный раствор сульфида калия примерно 0,5-1%-ной концентрации нагрейте до 50^oС. Значки в этом растворе постепенно изменят цвет - они станут сначала серыми, потом синеватыми и, наконец, черными. Промойте значки и потрите их фетром или суконкой. Тогда выпуклые части посветлеют, остальная же поверхность останется черной, и значки будут выглядеть именно так, как изделия из старого серебра.

Экологическая составляющая

Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных вод. Ввиду образования большого объёма сточных вод, содержащие вредные примеси тяжёлых металлов, неорганических кислот и щелочей, поверхностно-активных веществ и других высокотоксичных соединений, а также большого количества твёрдых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод.

Экологическая опасность гальванического производства характеризуется объёмом потребляемой и сбрасываемой воды. Поэтому усилия по снижению экологической опасности должны быть направлены на проведение мероприятий, снижающих объём и токсичность образующихся отходов.

На предприятии сточные воды после гальванического производства проходят очистку на станции нейтрализации, где обезвреживаются и после нейтрализации сбрасываются на городские очистные сооружения на дополнительную очистку.

Выводы

На основе изученного нами обширного материала и собственных исследований можно сделать вывод, что электрический ток в жидких проводниках – важнейшее открытие в истории человечества, которое находит свое применение в разных средах: биологии, медицине, химии, промышленном производстве и т. д. Без этого процесса невозможно было бы получить некоторые чистые металлы, произвести обработку изделий, создать великолепные памятники (гальванопластика), ювелирные украшения и многое другое. Велико значение электролиза в получении тяжелой воды для ядерных реакторов. Применение этого процесса можно перечислять бесконечно, т. к. со временем оно становится еще более незаменимым, быстро расширяет свои границы.

Литература

1. Гальвани А., Вольта А. «Избранные работы о животном электричестве.» - М.; Л.: ОГИЗ, 1937.

2. Розенбергер Ф. «История физики.» - М.; Л.: ОНТИ, 1937.

3. Большая советская энциклопедия. В 30 тт.

4. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. М. : Просвещение, 1982.

5. О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов «Физика 10 класс» - М.: Просвещение, 1995.

6. Кириллова И. Г. «Книга для чтения по физике» - М.: Просвещение, 1986.

7. Интернет: http://galvan.ru/.

Приложение 1

Процесс электролиза в растворах и расплавах электролитов

Электрический ток в металлах никакими химическими процессами не сопровождается. Это объясняется тем, что носителями тока в металлах являются электроны. Но существует такой класс проводников, в которых электрический ток всегда сопровождается определенными химическими изменениями: растворы солей, кислот и оснований, т. е. растворы электролитов, а также их расплавы.

Соединим с источником тока последовательно лампу и электролитическую ванну с дистиллированной водой, в которую опущены угольные электроды. Химически чистая вода почти не проводит электрического тока. Замкнув цепь, мы увидим, что лампа не горит. Однако если мы растворим в воде какую-нибудь соль, например медный купорос, то лампа загорится, а на катоде из раствора выделится медь.

При протекании электрического тока через растворы электролитов вместе с зарядом всегда переносится вещество (это явление называется электролизом). Отсюда следует, что носителями тока в этих проводниках являются заряженные атомы, или группы атомов, т. е. ионы. При растворении в воде солей, кислот и щелочей нейтральные молекулы этих веществ расщепляются на положительные и отрицательные ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией.

Растворы электролитов всегда содержат некоторое число ионов: катионов (положительных ионов) и анионов (отрицательных ионов). Пока электрическое поле отсутствует, ионы совершают только беспорядочное тепловое движение. Но в электрическом поле ионы, подобно электронам в металлах, начинают дрейфовать в направлении действующей на них силы: катионы — к катоду, анионы — к аноду.

Электрический ток в растворах (или расплавах) электролитов представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях.

Приложение 2

Краткая биография Луиджи Гальвани

Итальянский анатом и физиолог Луиджи Гальвани, один из основателей учения об электричестве, основоположник электрофизиологии, родился в Болонье. В 1759 г. окончил Болонский университет, в котором изучал сначала богословие, а затем медицину, физиологию и анатомию; в 1762 г. получил степень доктора медицины. Преподавал медицину в Болонском университете, откуда незадолго до смерти был уволен за то, что отказался принести присягу Цизальпинской республике, основанной в 1797 г. Наполеоном Бонапартом.

Первые работы Гальвани посвящены сравнительной анатомии. В 1771 г. он начал опыты по животному электричеству: открыл и исследовал феномен сокращения мышц препарированной лягушки под влиянием электрического тока; наблюдал сокращение мышц при соединении их металлом с нервами или спинным мозгом, обратил внимание на то, что мышца сокращается при одновременном прикосновении к ней двух разных металлов. Гальвани объяснил эти явления существованием «животного электричества», благодаря которому мышцы заряжаются подобно лейденской банке. Результаты наблюдений и теорию «животного электричества» он изложил в 1791 в работе «Трактат о силах электричества при мышечном движении» («De Viribus Electricatitis in Motu Musculari Commentarius»). Новыми опытами (опубликованы в 1797) Гальвани доказал, что мышца лягушки сокращается и без прикосновения к ней металла – в результате непосредственного её соединения с нервом. Исследования Гальвани имели значение для медицинской практики и разработки методов физиологического эксперимента.

Приложение 3

Первый период физики последнего столетия

Животное электричество (приблизительно от 1790 до 1800 г.).

После того как вызванные открытием электрической машины, лейденской банки и т. п., порывы энтузиазма улеглись и радужные надежды, связанные с этими открытиями, значительно ослабели, было произведено внезапное, без всяких предвестников и без всяких видимых причин, новое открытие в области электричества, которое повлияло на судьбу физики сильнее всех прежних. Виновника этого открытия почтили тем, что перенесли его имя на новую отрасль физической дисциплины, гальванизм.

Вопрос о новом виде электричества.

Первое известие об этом открытии Гальвани сам сообщил в небольшой работе «De viribus electricitatis musculari commentanus» (Comment. Bonon., VII, 1791) («О влиянии электрических сил на движение мускулов животных»). Многие физики относят начало работ Гальвани по этому вопросу к 1780 г.; но начальные слова Гальвани в приведенном сочинении делают это мало вероятным. «Мне хотелось,— говорит Гальвани, — издать в свет сочинения хотя бы в несовершенной и незаконченной... но, по крайней мере, не в первоначально грубой, едва начатой форме. Но так как я почувствовал, что у меня не хватит на это ни времени, ни досуга, ни умственных сил, я предпочел пользу дела своему естественному желанию». Повод к своему открытию он описывает так: «Я разрезал лягушку... и положил ее без всякого умысла на стол, где стояла электрическая машина, отдельно от кондуктора, на довольно значительном расстоянии от последнего. Но когда один из моих слушателей приблизил острие ножа к бедренному нерву, мышцы всех конечностей вдруг сократились, как от сильной судороги. Другой из присутствовавших утверждал, что это явление произошло лишь тогда, когда кондуктор дал искру. Он очень удивился этому новому явлению и рассказал мне о нем, так как я был занят в это время чем-то совершенно другим. У меня явилось желание тотчас же увидеть это новое явление и расследовать его скрытую причину». Упомянутый «другой из присутствовавших» заставлял впоследствии многих ломать себе голову над вопросом, кто бы это мог быть. В Болонье утверждали, что это была жена Гальвани, которой в сущности и принадлежит честь открытия явления. Замена слова «другой» именем определенного лица, конечно, увековечила бы последнее; но упрекать Гальвани за такую забывчивость все-таки нельзя.