Читаем Юный техник, 2015 № 03 полностью

Электролиз обычно происходит в особых жидкостях, называемых электролитами. Это могут быть водные растворы кислот, оснований и солей. На аноде во время реакции происходит окисление ионов или молекул, находящихся в электролите. А на катоде, напротив, осуществляется восстановление ионов.

Толчком для создания и развития электрохимии вообще и электролиза в частности послужило создание в 1799 году итальянским физиком А. Вольта вольтова столба — первого в истории человечества химического источника тока.

Чтобы провести опыты по электролизу у себя дома или в школе, вам достаточно иметь: емкость для воды (стеклянную банку или даже просто стакан), обычную поваренную соль, изолированные провода, электроды, которыми могут послужить комочки алюминиевой фольги, или грифели простого карандаша (они состоят из графита). Еще вам понадобится источник постоянного тока, о котором стоит поговорить особо. В данном случае проще всего использовать обычные цилиндрические батарейки напряжением 1,5 В.

Итальянский физик А. Вольта.

Схема электролиза из рабочей тетради А. Вольта.

Чтобы процесс шел интенсивнее, лучше использовать напряжение 3 В. Для этого соединяем 2 батарейки «столбиком». При этом «плюс» одной батарейки соединяем с «минусом» другой и обматываем их скотчем.

Теперь берем 2 отрезка изолированного медного провода, зачищаем их концы от изоляции и подсоединяем к «плюсу» и «минусу» нашего самодельного вольтова столба. Крепим эти концы, например, тем же скотчем.

Зачищенные концы проводков обматываем вокруг электродов. Аккуратно опускаем электроды в банку с соленой водой с таким расчетом, чтобы в жидкость попали только их концы.

Если вы все сделали правильно, то на аноде (+) начнут выделяться пузырьки водорода, а на катоде (-) — кислорода. Заодно на катоде будет выделяться и некоторое количество хлора из разлагаемой соли. Этот газ вообще-то ядовит, но поскольку наш электролизер маломощный, то хлора будет немного, и достаточно будет открыть форточку и проветрить комнату по окончании опыта.

Если описать происходящее химическим языком, то реакция будет выглядеть так:

Едкий натр (сильная щелочь), как и хлор, подчеркнем еще раз, довольно неприятные вещества. Однако в данном случае их будет так мало, что практически никакого влияния на ваше здоровье они не окажут. Ведь вы же не будете заниматься электролизом круглые сутки!

Если электроды расположить поближе друг к другу (но не замыкая, конечно), а электролита взять поменьше, то можно получить наглядную иллюстрацию того, как электролиз используют для очистки промышленных стоков.

Простейшее оборудование для опытов с электричеством.

Для этого капните в раствор чернила любого цвета. Раствор сначала окрасится. Однако несколько минут спустя чернильный раствор между электродами станет светлеть, а на дне будут собираться темные частицы.

В состав чернил входят очень мелкие окрашенные частицы, взвешенные в воде. Под действием тока они слипаются и не могут уже плавать в воде, а опускаются на дно. Понятно, что раствор при этом становится все чище.

С помощью тока и насыщенного раствора поваренной соли можно проделать и еще один занимательный опыт, описанный в книге «Опыты без взрывов» химиком и популяризатором науки О. Ольгиным. Он предлагает обыкновенным карандашом (точнее его грифелем) сверлить металл. Для этого налейте в чайное блюдце насыщенный раствор поваренной соли. Соедините проводком лезвие безопасной бритвы с положительным полюсом батарейки (это будет анод). На заточенном конце карандаша обломайте грифель и примерно на полмиллиметра расковыряйте его иголкой. На 2–3 см выше сделайте на карандаше ножом зарубку до грифеля и намотайте на нее конец оголенного провода. Сверху это место оберните изоляционной лентой, а другой конец провода присоедините к отрицательному полюсу батарейки (карандаш будет катодом).

Положите лезвие в блюдце с раствором и коснитесь его карандашом-катодом. Вокруг карандаша начнут выделяться пузырьки водорода. А лезвие-анод будет растворяться: атомы железа приобретут заряд, превратятся в ионы и перейдут в раствор. Минут через 10–15 в стальном лезвии получится сквозное отверстие. Особенно быстро оно образуется, если батарейки свежие. В алюминиевой же фольге отверстие можно проделать гораздо быстрее.

Для сверления металла толщиной более 1 мм мощности 2 батареек мало. Лучше воспользоваться понижающим трансформатором с выпрямителем.