2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5  След.
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение21.07.2016, 13:15 


12/07/16
19
Osmiy в сообщении #1139114 писал(а):
до того как угольный электрод приобретет этот равновесный потенциал вода под действием "опустившегося" до отрицательных значений потенциала угольного электрода начинает разлагаться, выделяя водород и снимая с угля электроны, не давая приобрести угольному электроду потенциал цинка.

Бинго, Бинго, Бинго! Лишние электроны улетают вообще выходят из раствора с водородом. Просто ранее вы написали:
Цитата:
На угольном электроде накопится такой отрицательный заряд, что потенциал его будет достаточным для выделения газообразного водорода из воды.

Я решил, что водород просто разделяется с водой и сам себе улетает ничего не прихватывая с собой... не хватило знаний, чтобы правильно интерпретировать эту фразу.

Но теперь все ясно. Цикл замыкается и все повторяется снова и снова. И похоже у меня теперь все карты на руках, вплоть до понимания разницы потенциалов с этого вашего сообщения и мне просто потребуется еще какое-то время, чтобы прочувствовать эту модель полностью. Огромное спасибо вам за разнообразные и доступные объяснения, и последние тоже очень важны! Снимаю шляпу перед вашим терпением и способности выискивать пропущенные звенья в чужой логике, я курить! :D

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение21.07.2016, 13:31 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1035
Так. Про свинец в элементе Вольта я сморозил так сморозил... :facepalm: (позор мне)...

Ну а если серьезно, то Osmiy уже достаточно всё объяснил. Я поясню всё же пару моментов:
1. про гидроксид цинка.
Osmiy в сообщении #1139030 писал(а):
Когда они встречаются то образуется нерастворимое соединение $Zn(OH)_2$.

так то оно так, но этот гидроксид очень даже амфортерный (т.е. если добавить щелочи или кислоты всё-таки растворится).
2. про роль кислоты
Osmiy в сообщении #1139030 писал(а):
При погружении цинка в раствор электролита (например поваренная соль) вокруг него образуется ДЭС из катионов цинка, а сам цинк заряжается отрицательно.

Вы уверены, что обычный нейтральный электролит прокатит? Даже если изначально счистить оксид цинка с поверхности металла? :?
Osmiy в сообщении #1139030 писал(а):
Если вместо поваренной соли взять кислоту, то гидроксид цинка не будет выпадать в осадок, а будет образовываться соль цинка и этой кислоты.

кислота, имхо, в первую очередь удаляет с поверхности пассивирующую плёнку оксида via
$\mathrm{ZnO + H_2 SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O }$
во-вторую уже способствует протеканию реакции $\mathrm{Zn+H_2SO_4 \rightarrow H_2 \uparrow + ZnSO_4}$. думается мне, что она существенно выгоднее энергетически (и кинетически), чем реакция цинка с самой водой (т.е. $\mathrm{Zn+2H_2O \rightarrow Zn(OH)_2 + H_2 \uparrow}$ (может диаграммы Пурбе нам в помосчЪ). :|
В слабой кислоте, Вы (Osmiy) правы, ни медь ни графит фактически растворяться не будут. (но вот
Osmiy в сообщении #1139106 писал(а):
чтобы он (графит) начал окисляться (или "растворяться", на самом деле в воде он может только окисляться до $CO_2$),

по поводу вообще возможности окисления графита в воде я сомневаюсь. Ну может кроме тех случаев, если на него подать огромное напряжение, чтобы по-сути "сжечь" его... но это наверное нечто ну оооооочень экзотическое)... :?

А сам элемент Вольта очевидно работает (на уже упоминавшейся) реакции $\mathrm{Zn+H_2SO_4 \rightarrow H_2 \uparrow + ZnSO_4}$. Выгодность "аутсорсинга" процесса восстановления водорода на соседний (медный или графитовый) электрод, имхо, может быть объяснена ещё и более хорошей сорбцией воды и ионов гидроксония, совмещенной с относительной невыгодностью присутствия катионов у цинкового электрода и относительно медленной кинетикой непосредственного восстановления водорода самим цинком :|

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение21.07.2016, 14:05 


12/07/16
19
madschumacher, да, слава богу, я, наконец, въехал в общий смысл происходящего процесса и теперь можно будет понемногу разбираться в его деталях. И думаю пора мне, наконец, толком осознать то, в чем разница между реакцией и полуреакцией. Не поможете?

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение21.07.2016, 14:46 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1035
alex_124 в сообщении #1139181 писал(а):
наконец, толком осознать то, в чем разница между реакцией и полуреакцией.

Это не очень интересно, имхо. Полуреакция, по сути -- технический приём (как, впрочем и сами реакции :lol1: , которые обычно пишут).
На примере элемента Даниэля-Якоби:
в нём происходит реакция $\mathrm{Zn+CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu}$.
Это можно представить (себе) как 2 квазиреакции
$\mathrm{Zn - 2 e^- \rightarrow Zn^{2+}}$ и $\mathrm{Cu^{2+} + 2 e^- \rightarrow Cu}$.
Так вот они и есть полуреакции. :-) Такое формальное представление реакции позволяет халтурно считать всякие ништяки (например из уравнения Нернста). Но для понимания процессов они не очень то и нужны. Но, если угодно (в школьной программе вполне, имхо, применимо :| ), это типа элементарные процессы, которые происходят в электрохимической реакции (на самом деле это в общем случае это, конечно же, не так). :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение21.07.2016, 15:03 


12/07/16
19
madschumacher в сообщении #1139195 писал(а):
Это не очень интересно, имхо. Полуреакция, по сути -- технический приём (как, впрочем и сами реакции :lol1: , которые обычно пишут).

Ну просто тут и там я встречаюсь с этими понятиями, и вы вот тоже многое что формулами пишите, а я их понимаю пока процентов на 80 со всеми этими стрелочками и степенями. Теперь стало чуть яснее на основе вашего примера с описанием, хотя что именно происходит в соляном мостике и почему его составляющие не участвуют в формуле реакции, тоже пока не разобрался еще...

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение21.07.2016, 15:11 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1035
alex_124 в сообщении #1139202 писал(а):
что именно происходит в соляном мостике и почему его составляющие не участвуют в формуле реакции, тоже пока не разобрался еще...

А Вам вообще уже объясняли что вообще такое химическая реакция в принципе? :wink: (ну и как следствие, что вообще должно отражать уравнение химической реакции :lol: )

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение21.07.2016, 20:42 


01/03/13
603
madschumacher в сообщении #1139176 писал(а):
Вы уверены, что обычный нейтральный электролит прокатит? Даже если изначально счистить оксид цинка с поверхности металла?

Думаю что да. Только реакции будут идти медленнее. Как пишут в интернете цинк коррозирует в воде, хоть и медленно.

madschumacher в сообщении #1139176 писал(а):
по поводу вообще возможности окисления графита в воде я сомневаюсь. Ну может кроме тех случаев, если на него подать огромное напряжение, чтобы по-сути "сжечь" его... но это наверное нечто ну оооооочень экзотическое)... :?

Про окисление я просто так написал, чтобы продемонстрировать его хим. стойкость. Но у угольного электрода есть другой недостаток, он может разрыхляться газами, которые на нем образуются. Это выглядит как растворение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение21.07.2016, 23:18 


01/03/13
603
Этот эффект я кстати давно знал.
Контакт цинка и меди

Еще в универе его показывали и объясняли, и в инете его встречал. Но я так никогда и не понимал как это работает. А тут сам для себя и объяснил, как только мозги поднапряг :mrgreen:

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение08.08.2016, 13:31 


08/08/16
34
Osmiy в сообщении #1139348 писал(а):
madschumacher в сообщении #1139176 писал(а):
Вы уверены, что обычный нейтральный электролит прокатит? Даже если изначально счистить оксид цинка с поверхности металла?

Думаю что да. Только реакции будут идти медленнее. Как пишут в интернете цинк коррозирует в воде, хоть и медленно.

madschumacher в сообщении #1139176 писал(а):
по поводу вообще возможности окисления графита в воде я сомневаюсь. Ну может кроме тех случаев, если на него подать огромное напряжение, чтобы по-сути "сжечь" его... но это наверное нечто ну оооооочень экзотическое)... :?

Про окисление я просто так написал, чтобы продемонстрировать его хим. стойкость. Но у угольного электрода есть другой недостаток, он может разрыхляться газами, которые на нем образуются. Это выглядит как растворение.

Угольный электрод еще как окисляется... И это именно окисление, а не механическое разрушение. В щелочных растворах - до карбонатов, в кислых - до всяческой промежуточной органики.
Тут, кста, немного ввели в заблуждение. Да, при погружении металла в раствор его соли катионы переходят в растворр, а металл заряжается отрицательно. Но так бывает далеко не всегда! Чем выше концентрация соли, тем меньше металла будет переходить в раствор. При какой-то высокой концентрации переход становится невозможен, а при еще большей концентрации металл из раствора переходит на электрод, заряжая его положительно! Потенциал, при котором перехода нет, называется потенциалом нулевого заряда. Почему? Да потому, что заряд двойного слоя в этой точке равен нулю. И, кстати: как много металла переходит в раствор? А очень немного. не нужно думать, что металл так вот берет, и растворяется. Емкость двойного слоя составляет где-то 10 мкФ на квадратный сантиметр. Значит, чтобы изменить потенциал электрода на 1 В (а это ОЧЕНЬ МНОГО), нужно, чтобы в раствор перешло 10 микрокулон электричества. Заряд одного моля катионов - 96500 кулон (число Фарадея). Значит, в раствор должно перейти 10^-10 моля вещества. Скажем, меди - 6*10^-9 грамма. Одна сотая микрограмма на квадратный сантиметр! Не густо, ни правда ли?

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение11.08.2016, 10:56 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1035
astepanov в сообщении #1142733 писал(а):
Угольный электрод еще как окисляется... И это именно окисление, а не механическое разрушение.

Я не очень, видимо в теме. Где про это можно посмотреть? В Дамаскин-Петрий-Цирлина есть? Или статьи какие-нть?

astepanov в сообщении #1142733 писал(а):
Тут, кста, немного ввели в заблуждение. Да, при погружении металла в раствор его соли катионы переходят в растворр, а металл заряжается отрицательно.

Osmiy в сообщении #1138908 писал(а):
То что некоторые металлы имеют положительный электродный потенциал не означает, что они реально заряжаются положительно при погружении в раствор.

Т.о., имхо, это Вы не очень внимательно тему читали... Т.е. нигде, вроде и не говорится о том, что они (металлы) обязательно обязаны какой-то определённый знак заряда иметь $\Rightarrow$ это Ваши домыслы. :roll:

(о педагогике)

Тем более зачем это нужно на школьном уровне? все-таки ТС -- школьник, недавно начавший изучать химию. Не педагогично как-то. :|

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение11.08.2016, 15:11 


08/08/16
34
madschumacher в сообщении #1143316 писал(а):
Osmiy в сообщении #1138908

писал(а):
То что некоторые металлы имеют положительный электродный потенциал не означает, что они реально заряжаются положительно при погружении в раствор.
Т.о., имхо, это Вы не очень внимательно тему читали... Т.е. нигде, вроде и не говорится о том, что они (металлы) обязательно обязаны какой-то определённый знак заряда иметь $\Rightarrow$ это Ваши домыслы. :roll:

Вы, вероятно, не поняли - или же я выразился неточно. Речь о том, что вовсе не обязательно при погружении металла в раствор соли происходит переход катионов в этот раствор. Возможна и обратная ситуация - переход катионов из раствора на металл и их восстановление. Все зависит от конкретной величины электродного потенциала и концентрации катионов в растворе. Направление перехода задается уравнением Нернста для электродного потенциала.

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение11.08.2016, 15:27 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1035
astepanov в сообщении #1143354 писал(а):
Возможна и обратная ситуация - переход катионов из раствора на металл и их восстановление

Часть обсуждения была посвящена и этому тоже :lol:
astepanov в сообщении #1143354 писал(а):
Направление перехода задается уравнением Нернста для электродного потенциала.

О ужас! А мы то не знали :lol:

В любом случае, на том уровне, на котором велась беседа Ваши замечания, имхо, не очень уместны...

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение12.08.2016, 14:41 


08/08/16
34
madschumacher в сообщении #1143316 писал(а):
Я не очень, видимо в теме. Где про это можно посмотреть? В Дамаскин-Петрий-Цирлина есть? Или статьи какие-нть?

Я не видел конкретных статей по этому поводу. Но вот мои наблюдения: в Светлогорске Ваши земляки производят ткань из углеродных волокон "Бусофит". Мы ее используем в качестве электродного материала в электрохимических конденсаторах. В щелочном электролите эта ткань окисляется до карбонатов, скорость окисления зависит от потенциала, но еще задолго до достижения потенциала +0,36 В (относительно оксиднортутного электрода сравнения, при этом потенциале кислород еще не выделяется) габаритная плотность тока окисления углерода достигает 15 А на квадратный дециметр. Изменение содержания карбонатов в электролите соответствует стехиометрии окисления углерода до карбонат-иона.
В кислоте (серной) примерно то же, но образуются преимущественно различные фазы внедрения, а также растворимые окрашенные продукты, природы которых не знаю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение14.08.2016, 15:42 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1913
Минск, Беларусь
В кислой среде графит склонен окисляться до ароматических поликарбоновых кислот вроде меллитовой. В сильнощелочной - до карбонатов. Но стехиометрии не будет, если это просто уголь.

 Профиль  
                  
 
 Re: Суть основных электрохимических процессов
Сообщение15.08.2016, 10:48 


08/08/16
34
Droog_Andrey в сообщении #1144069 писал(а):
В сильнощелочной - до карбонатов. Но стехиометрии не будет, если это просто уголь.
Еще раз говорю: изменение содержания карбонатов в электролите соответствует количеству электричества - а это прямое доказательство того, что ЕДИНСТВЕННАЯ электродная реакция - окисление до карбонат-иона. Разумеется, не настаиваю на том, что при очень положительных потенциалах или в разбавленной щелочи не будут образовываться и другие продукты. В моем случае электролит - 6N KOH, угольный электрод с удельной поверхностью 900 м кв./г толщиной 0,3 мм, плотность тока (габаритная) до 15 А/(дм кв.)

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 72 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5  След.

Модераторы: photon, Toucan, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group