Итак, начнем с того, что возьмем обычный аккумулятор и присоединим к его клеммам с помощью проводов две металлические пластины (электроды). Пластины опустим в воду. У нас получится электрическая цепь по которой не будет идти электрический ток. Цепь окажется разорванной и вода будет изолятором, если воду взять химически чистую. Значит, не содержащую в себе растворенных примесей.
Но как только мы добавим в такую чистую воду, к примеру соляную кислоту или щепотку соли, тотчас в цепи возникнет ток. Вода, в которой растворена кислота, соль или щёлочь уже не диэлектрик, а хороший проводник.
В чем отличие механизма тока в металлах и растворах. Отличий много, главное - носителями заряда в растворах являются ионы, а в металлах - электроны. Ионы - это атомы, у которых есть недостаток или избыток электронов. Рассмотрим процесс подробнее на примере растворенной в воде соляной кислоты. Молекулы воды разрывают молекулу кислоты HCl на два иона, положительный ион водорода и отрицательный ион хлора. Этот процесс называется электролитической диссоциацией.
Ионы - заряженные частицы, и под действием электрического поля (напомню у нас есть аккумулятор) они начинают двигаться. Отрицательный хлор начнет движение к положительно заряженной пластине - аноду, а положительные ионы водорода к отрицательной - катоду.
Другое большое различие в том, что вместо легких электронов ток создают ( то есть движутся) в десятки тысяч раз более тяжелые ионы. При этом образуется два потока - к аноду и к катоду.
Приблизившись к катоду, ионы водорода забирают у него электроны, которых им не хватает, и превращаются в нейтральные атомы. Хлор отдает лишние для него электрончики аноду и тоже становится нейтральным.
Получается своеобразный круговорот электронов. Электроны, которые из источника тока попадают на катод, с катода попадают в раствор, а анод наоборот забирает электроны из раствора. Ионы - это как метро или маршрутка для электронов. Правда "пассажиры" разные. На анод попадает совсем не тот электрон, который "сел" на водород на станции "Катод")).
Фишка в том, что все электроны одинаковы, и сколько их в секунду высаживается с катода в раствор, столько же покидает из раствора на положительно заряженной пластине.
Следующее важное отличие, в растворе постоянно идет химическая реакция, в нем выделяется два газа - хлор и водород. Механизмы электрического тока в других растворах или расплавах аналогичны рассмотренному примеру с соляной кислотой.
Надо отметить, что ионы могут переносить заряд (создавать ток) также и в расплавах, и даже в твердых телах. Но в твердом теле движение больших и тяжелых ионов очень затруднено, заметные ионные токи возникают в твердых телах при высоких температурах.
Такие вещества, в которых под действие температур и вследствие теплового движения отрываются ионы называются ионными полупроводниками. Поваренная соль - типичнейший ионный полупроводник.
Но о них в следующий раз...