Рухи іонів в електролітах.
Відмовившись від тяжіння, ми зобов'язані по-новому поглянути на такий процес, як рух іонів в електролітах. Факт їх руху в бік електродів протилежного знаку незаперечний, але також добре відомо, що без перемішування електроліту гальванічний процес майже повністю стопориться. В чому справа?
Візьмемо розчин мідного купоросу, опустимо в нього електроди і підведемо до них електричну напругу; з негативного електрода - катода - електрони будуть надходити в електроліт, а з нього - на позитивний електрод - на анод. Вода, як відомо, розбиває молекулу купоросу на іон міді (атом з недоліком електронів) і на іон сірчанокислого залишку (з їх надлишком). Простежимо за поведінкою окремих іонів: міді - катіона і кислотного залишку - аніону.
З розчину до катиону кинуться електрони, і не один, і не два, а тисячі і тисячі - саме стільки здатний абсорбувати іон. Електрони спочатку будуть направлятися до нього з усіх боків, але дуже скоро головним напрямком їх руху буде - від катода. Вони знизять ефірне тиск з його боку, і різниця ефірного тиску змістить іон міді туди ж. Як тільки іон насититься електронами, його рух призупиниться. Приблизно такий же маленький крок зробить і аніон, але тільки підвищена активність електронів біля нього виявиться з боку анода: саме туди кинуться його надлишкові електрони, і туди зміститься він сам. Позбувшись від зайвих електронів, аніон зупиниться. Зупинені нейтралізовані атоми міді і сірчанокислий залишок перестають брати участь в гальванічному процесі і будуть нерухомими до тих пір, поки доля не зіштовхне їх один з одним; для цього якраз і необхідно перемішують-вання розчину. При зіткненні сірчанокислий залишок відбере у атома міді електрони; вони розійдуться, і ситуація повториться. Так, крок за кроком, будуть рухатися в потрібних напрямках все іони електроліту.
Набій в електрод атом міді може встигнути в оголеному вигляді прилипнути до нього, але якщо він в цей момент виявиться вже обліплені електронами, то не зможе прилипнути і буде дрейфувати в повній незалежності. Цим пояснюється поведінка нещільного, пухкого гальванічного покриття, в якому метал представлений в атомарному вигляді.
Інша доля - у сірчанокислого залишку: діставшись до анода, він відірве від нього атом металу (тієї ж міді), піде з ним в розчин, і там вони розійдуться; оголений іон міді кинеться в довгий шлях до катода назустріч йде до нього електронів, а сірчанокислий залишок повернеться до анода і повторить свої дії. Якби не було перемішування електроліту, то все кислотні залишки скупчилися б рано чи пізно біля анода і переводили б матеріал анода в атомарний стан; і тільки наявність кислотних залишків у всьому просторі розчину (а це досягається перемішуванням) сприяє зсуву іонів міді до самого упору в катод.
Більш складні процеси з рухами іонів відбуваються в гальванічних елементах, наприклад в елементі Вольта, який представляє собою мідний і цинковий електроди, поміщені в розчин сірчаної кислоти. Особливість процесу полягає в тому, що сірчанокислий залишок по-різному з'єднується з міддю і цинком. Коли він відриває від електрода атом міді і приєднує його до себе, то разом з ним ув-лекала і всі електрони, що були раніше а ньому; в результаті щільність електронів на електроді знижується. У фізиці така здатність атомів металів або забирати електрони з собою, або, навпаки, їх віддавати характеризується абсолютним нормальним потенціалом; у міді він дорівнює плюс 0,61 Вольта.
Коли ж відбувається з'єднання сірчанокислого залишку з атомом цинку іншого електрода, то все зовнішні електрони атома і частина їх залишку віджимаються і зсуваються на електрод; в результаті щільність електронів на ньому збільшується (абсолютний нормальний потенціал цинку дорівнює мінус 0,50 Вольта). Такі особливості окислення викликані тільки конфігураціями атомів міді і цинку і їх прісасивающі-ми жолобами; ці властивості металів постійні і незмінні.
Після того, як утворилися молекули мідного і цинкового купоросу, вони йдуть в розчин і там, через деякий час, розпадаються під дією води на іони. При розпаді молекул їх електрони перерозподіляються між іонами в такий спосіб: сірчанокислий залишок мідного купоросу відтягує на себе більшу частину електронів з атома міді і набуває дуже високу їх щільність, а сірчанокислий залишок молекули цинкового купоросу, забравши останні електрони з іона цинку, оголює його начисто. Це призводить до того, що між сірчанокислим залишком мідного купоросу і іоном цинку з'являється потік електронів; він зменшує ефірне тиск між ними, і вони спрямовуються один до одного. Зіткнувшись і з'єднавшись, вони утворюють знову молекулу цинкового купоросу, і знову цинк витісняє всі електрони. Але, звернемо увагу на те, що ці електрони вже зробили стрибок від мідного електрода в сторону цинкового; так вони будуть крок за кроком переміщатися в цьому напрямку, поки їх не зупинить різниця електронних потенціалів на електродах. Якщо цю різницю знижувати шляхом використання електронного струму, то гальванічний процес триватиме до тих пір, поки весь мідний електрод чи не випаде в атомарний осад, або весь цинк чи не перетвориться в купорос.