Что первично при электролизе?

обсуждение вопросов физической химии и химической физики
physical chemistry and chemical physics: discussions for professionals
Аватара пользователя
Droog_Andrey
Сообщения: 2687
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 8:29 pm
Контактная информация:

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение Droog_Andrey » Ср авг 25, 2010 9:51 am

antabu писал(а):Подвод ионов к электродам под действием электрического поля обычно играет малую роль
Почему Вы так считаете?
antabu писал(а):часто встречаются случаи, когда на катоде разряжаются анионы, бывает, что на аноде разряжаются катионы (например, Pb2+ → PbO2).
Это лишь формально.
2^74207281-1 is prime!

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 6676
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение antabu » Чт авг 26, 2010 8:13 pm

Если в реальном электролите прикинуть, какая часть тока переносится какими ионами, то окажется, что эта часть для разряжаемого иона почти всегда меньше 10%. В кислых электролитах велика подвижность гидратированного протона, а в близких к нейтральным фактический заряд катионов мал за счёт комплексообразования (ассоциаты с анионами).
Но если иметь ввиду получение водорода и кислорода, тогда беру свои слова обратно.
"Я не видел людей страшней, чем толпа цвета хаки"

Аватара пользователя
Droog_Andrey
Сообщения: 2687
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 8:29 pm
Контактная информация:

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение Droog_Andrey » Пт авг 27, 2010 2:24 am

Из того, что ток может переноситься разными ионами (в т.ч. формально не участвующими в редокс-процессе), никак не следует, что роль электростатического поля в переносе ионов мала.
2^74207281-1 is prime!

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 6676
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение antabu » Пт авг 27, 2010 8:50 pm

Ход моих рассуждений на примере. Предположим, некий катион переносит 10% тока в электролите от переносимого всеми ионами. При этом он восстанавливается на катоде со 100% выходом. Отсюда делаю вывод, что 90% этих катионов попадают на катод за счёт диффузии. Где ошибка?
"Я не видел людей страшней, чем толпа цвета хаки"

Аватара пользователя
EvgeniX
Сообщения: 2780
Зарегистрирован: Пт апр 27, 2007 5:32 am

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение EvgeniX » Пт авг 27, 2010 10:19 pm

antabu писал(а):Ход моих рассуждений на примере. Предположим, некий катион переносит 10% тока в электролите от переносимого всеми ионами. При этом он восстанавливается на катоде со 100% выходом. Отсюда делаю вывод, что 90% этих катионов попадают на катод за счёт диффузии. Где ошибка?
Ошибка здесь: "Отсюда делаю вывод, что 90% этих катионов попадают на катод за счёт диффузии. Где ошибка?"
Если ионы дошли до катода, значит они участвуют в электрическом токе (из определения электрического тока). А чем лимитируется скорость переноса заряжённых частиц, это уже второй вопрос.

Аватара пользователя
Droog_Andrey
Сообщения: 2687
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 8:29 pm
Контактная информация:

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение Droog_Andrey » Сб авг 28, 2010 11:24 am

Я не зря уточнил:
Droog_Andrey писал(а):формально не участвующими в редокс-процессе
Фишка в том, что реально в редокс-процессе, как правило, участвуют и эти посторонние ионы, но продукты их восстановления нестабильны и взаимодействуют с теми 90%, не успевшими дойти до катода:
antabu писал(а):При этом он восстанавливается на катоде со 100% выходом. Отсюда делаю вывод, что 90% этих катионов попадают на катод за счёт диффузии.
Диффузия здесь, конечно, тоже играет роль. Но она уже вторична по отношению к току, потому как вызвана градиентом концентрации, вызванным электрохимической реакцией. Он в начале электрохимического процесса невелик почти по всему объёму электролита, однако постепенно накапливается до той величины, когда диффузия начнёт играть существенную роль в переносе именно этих ионов. Остальные же ионы благополучно переносятся электрическим полем, но т.к. они регенерируются в околоэлектродном пространстве, градиент их концентрации не накапливается.

Таким образом, очевидно, что диффузия является далёким следствием большого количества процессов и никак не влияет на возможность протекания электрического тока через электролит. Она лишь управляет тем, какие именно ионы переносят ток на том или ином расстоянии от электрода.
2^74207281-1 is prime!

eestichem
Сообщения: 34
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 1:45 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение eestichem » Сб авг 28, 2010 1:32 pm

***
«Химику» «Упомяну также, что при начальном включении ячейки, в системе будет протекать нефарадеевский ток, который будет предшествовать электродной реакции».
***
Ответ:
Можно упомянуть и «токи смещения», и «обменные токи», и т.п., но от этого смысл электролиза не изменится.
«Нефарадеевский ток» имеет какое-то значение только в быстро протекающих процессах. В постояннотоковом режиме он ничтожен, а фарадеевский ток (ток электролиза) идет только при наличии химической (электрохимической, электродной) реакции, которая и вызывает его протекание.
///////////////
«Химику»
«Под электролизом понимают образование веществ на электродах при пропускании электрического тока через раствор или расплав электролита. Для обеспечения электролиза необходимо, чтобы напряжение на электродах было больше ЭДС.»
Ответ:
Эта формулировка не отличается по смыслу от «корявой».
Не в "корявости" учебных формулировок проблема, а в нежелании (или неумении) мыслить с учетом экспериментальных фактов. Трудно выйти за пределы привычных знаний, (а потому и удобных в применении), когда тебя учили этому столько лет, а тем более, когда сам учил этому других.
+ Тем, кто занимается наукой, помимо учебных пособий, где освещается официальная точка зрения, описывающая одну (реже >) модель или теорию, необходимо знать разные точки зрения на изучаемое явление, процесс.
//////////////////////////////////////////////////////////////
Droog_Andrey » 27 авг 2010 03:24
«Из того, что ток может переноситься разными ионами (в т.ч. формально не участвующими в редокс-процессе), никак не следует, что роль электростатического поля в переносе ионов мала.»
/////////
Ответ:
На счет ионов, удачных модельных представлений, введенных в науку Фарадеем в 1834 г; многократно заряженные ионы в конденсированном состоянии, электролитах и твердых телах, вовсе отсутствуют. Как на них действует электростатическое поле?
Кстати, фундаментальные положения равновесной электрохимии Г. Герц выводит без использования понятия об ионах; соответственно, основные уравнения равновесной электрохимии даются без введения понятия заряда частиц, составляющих растворы. В работе [Герц Г. Электрохимия: Новые воззрения. М.: Мир, 1983] он описывает область знания, возникшую на стыке электрофизики и химии, вовсе без привлечения понятия электрического заряда, так как: "надобности в понятии электрического заряда не возникает, и оно не вводится".

chimist
Сообщения: 1516
Зарегистрирован: Вс авг 31, 2008 12:30 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение chimist » Сб авг 28, 2010 2:27 pm

1. Нефарадеевский ток был упомянут лишь в противовес употребленному высокому смыслу слова "первичность". Самоочевидно то, что в природе не бывает "лишних" процессов, их исключение из модели вызвано желанием упростить модель.
2. О "корявости" формулировок. ИМХО, приведенные мною признаки электролиза более удачны, чем указанная ф-ка в начале, хотя и не претендуют на исчерпывающую полноту. Смысл - хитрая штука, многие думают, что им открыта истина, но думают они свое, но дорогое и выстраданное. :)
3. Да, в литературе можно встретить представления, противоречащие и теории электролитической диссоцииации и пр концепциям. Но в серьезной литературе они подкрепляются адекватным математическим описанием и изложением преимуществ такого подхода. Если у Вас, кроме утверждения, что электрохимический процесс - причина эл.тока (а не только одна из существенных стадий сложного комплекса процессов, называемых "электролизом", ) есть цельная новая концепция электролиза, почему бы не не опубликовать ее; даже если она не будет принята сейчас, может, лет через 150 и найдет широкое признание.

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 6676
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение antabu » Сб авг 28, 2010 7:05 pm

Электрохимия.Новые воззрения.djvu
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
"Я не видел людей страшней, чем толпа цвета хаки"

Аватара пользователя
Droog_Andrey
Сообщения: 2687
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 8:29 pm
Контактная информация:

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение Droog_Andrey » Вс авг 29, 2010 2:35 pm

eestichem писал(а):многократно заряженные ионы в конденсированном состоянии, электролитах и твердых телах, вовсе отсутствуют. Как на них действует электростатическое поле?
Любое твёрдое тело (исключаем экзотические случаи вроде нейтронных звёзд и т.п.) есть, по сути, огромный кусок электронных "взбитых сливок", напичканный атомными ядрами. Внешнее электростатическое поле изменяет наиболее выгодное положение ядер, причём по-разному в зависимости от природы тела. Например, в сегнетоэлектриках происходит смещение подрешёток. Поэтому не следует моделировать вещество куском незаряженной материи:
eestichem писал(а):"надобности в понятии электрического заряда не возникает, и оно не вводится".
В каких-то задачах такое упрощение "прокатит", в каких-то приведёт к неверной трактовке явлений, а в каких-то и вовсе даст недостоверные результаты.
2^74207281-1 is prime!

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 6676
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение antabu » Вс авг 29, 2010 5:40 pm

EvgeniX писал(а): Ошибка здесь: "Отсюда делаю вывод, что 90% этих катионов попадают на катод за счёт диффузии. Где ошибка?"
Если ионы дошли до катода, значит они участвуют в электрическом токе (из определения электрического тока). А чем лимитируется скорость переноса заряжённых частиц, это уже второй вопрос.
Теперь я понял таким образом: эффективный (усреднённый )заряд при движении той частицы в электролите, которая разряжаются на электроде, значительно меньше заряда, который она отдаёт/принимает на электроде.
"Я не видел людей страшней, чем толпа цвета хаки"

eestichem
Сообщения: 34
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 1:45 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение eestichem » Пт сен 17, 2010 8:24 pm

antabu писал(а):
Электрохимия.Новые воззрения.djvu
Спасибо!!!
Очень оперативно (по сравнению со мной). :very_shuffle:

eestichem
Сообщения: 34
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 1:45 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение eestichem » Пт сен 17, 2010 8:56 pm

Химик
3. Да, в литературе можно встретить представления, противоречащие и теории электролитической диссоцииации и пр концепциям. Но в серьезной литературе они подкрепляются адекватным математическим описанием и изложением преимуществ такого подхода. Если у Вас, кроме утверждения, что электрохимический процесс - причина эл.тока (а не только одна из существенных стадий сложного комплекса процессов, называемых "электролизом", ) есть цельная новая концепция электролиза, почему бы не не опубликовать ее; даже если она не будет принята сейчас, может, лет через 150 и найдет широкое признание.
/8
Ответ:
Зачем городить то, что вскоре будет пересмотрено, зачем тратить время. Для механизмов электрохимических процессов (а их есть у меня) необходимо знать природу элементарного электрического заряда. Вполне устраивает т/д теория.
/////////////
В соответствие с химической теорией электрическая энергия вырабатывается в результате химической реакции на границе "электрод – электролит". Максимальную работу требуемую для электролиза можно найти чисто термодинамически, отвлекаясь от механизма процессов, совершающихся в электролизере, связанных с перемещением электрических зарядов через поверхности раздела, на которых существуют скачки потенциала. Ток, генерируемый ГЭ, определяется скоростью реакции, идущей в нем: чем большее количество вещества реагирует в единицу времени, тем больше скорость реакции, тем больше константа равновесия реакции, тем большая работа в единицу времени может быть получена, тем выше э. д. с. дает ГЭ, тем большее количество электричества вырабатывается в единицу времени.
////////
На данном этапе (для меня) достаточно химической теории электролиза: в результате химической реакции на границе "электрод – электролит" потребляется электрическая энергия.
Надо начать с окислительно-восстановительных реакций. Но о редокс-реакциях говорить желательно в отдельной теме.

chimist
Сообщения: 1516
Зарегистрирован: Вс авг 31, 2008 12:30 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение chimist » Сб сен 18, 2010 2:09 pm

Электролиз - необратимый процесс, при чем здесь константа равновесия? Да и как-то странно начинает все перемешиваться, начали с электролиза, перешли к выработке энергии в гальваническом элементе, все это выглядит неубедительно.

eestichem
Сообщения: 34
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 1:45 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение eestichem » Пн сен 20, 2010 10:56 am

chimist писал(а):Электролиз - необратимый процесс, при чем здесь константа равновесия? Да и как-то странно начинает все перемешиваться, начали с электролиза, перешли к выработке энергии в гальваническом элементе, все это выглядит неубедительно.
***
Приношу свои извинения, упоминание о ГЭ было явно не к месту в предыдущем посте… но подходит для ответа сейчас.
Уточню также, что "т/д теория" здесь означает "термодинамический подход" – "без рассмотрения механизмов промежуточных процессов".
"Кинетика для электролиза" притом (вынужденно повторяюсь), что: поскольку электродный процесс является химической реакцией, постольку за основу выводов количественных зависимостей между смещением потенциала от равновесного значения и скоростью реакции, выраженной через плотность тока, принимаются известные уравнения химической кинетики: скорость реакции (и сила тока) выражается через концентрацию реагирующего иона, энергию активации и температуру. При этом, сдвиг потенциала от равновесного значения, определяя скорость реакции, влияет на величину энергии активации – в этом заключается важнейшая особенность электродных реакций по сравнению с обычными химическими процессами.
Обратимость электролиза (электродных реакций).
Рассмотрим процесс электролиза, варьируя разность потенциалов на платиновых электродах, находящихся в растворе сульфата натрия. Пока к электродам не приложена э. д. с., на них будут одинаковые потенциалы, обусловленные редокс потенциалами раствора. После достижения напряжения разложения становится возможным протекание электродных реакций; на электродах выделяются продукты электролиза (H2 и O2 в рассматриваемом примере), электроды перестают быть инертными. Катод превращается в водородный, анод – в кислородный электрод. Между такими электродами существует э. д. с., направленная против внешней э. д. с. Если разорвать цепь и замкнуть электроды друг на друга, то начнется работа ГЭ: водородный электрод – кислородный электрод. При этом водород, поглощенный платиной, будет окисляться, образуя ионы водорода, а кислород – восстанавливаться, образуя ионы гидроксила, т.е. будет идти образование воды из водорода и кислорода. Водородный электрод станет анодом, а кислородный – катодом гальванического элемента.
Можно рассмотреть элемент Даниэля-Якоби (другие ГЭ или аккумуляторы). Чтобы пошли процессы в ГЭ Д-Я, обратные процессам растворения цинкового электрода и выделению меди на медном электроде, требуется подать на эти электроды разность потенциалов большую, чем э. д. с. ГЭ Д-Я, 1,1 В (для упрощения не рассматриваем напряжение, требуемое для преодоления внешнего и внутреннего сопротивлений и перенапряжений).

chimist
Сообщения: 1516
Зарегистрирован: Вс авг 31, 2008 12:30 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение chimist » Вт сен 21, 2010 9:46 am

Последняя мысль прояснилась, особенно с сокращением т\д теория, но все же мне не очень понятна цель этого топика: Вы хотите обсуждать тривиальные вещи, типа развернуто описанных в последнем посте, либо дискуссионно на форуме поведать миру о Ваших новых воззрениях в электрохимии? Формат, на мой взгляд, не совсем тот. Обычно в таких случаях пишут цельные работы, которые потом читают специалисты и оценивают их комплексно.

eestichem
Сообщения: 34
Зарегистрирован: Сб авг 14, 2010 1:45 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение eestichem » Вт сен 21, 2010 5:21 pm

chimist писал(а): ... все же мне не очень понятна цель этого топика: Вы хотите обсуждать тривиальные вещи, типа развернуто описанных в последнем посте, либо дискуссионно на форуме поведать миру о Ваших новых воззрениях в электрохимии? Формат, на мой взгляд, не совсем тот. Обычно в таких случаях пишут цельные работы, которые потом читают специалисты и оценивают их комплексно.
***
«chimist писал(а): Электролиз – необратимый процесс, при чем здесь константа равновесия?
Короткий ответ: "Электролиз – обратный электрохимический процесс(ы) (может им быть) относительно процессов в ГЭ".
«chimist писал: Вы хотите обсуждать тривиальные вещи, типа развернуто описанных в последнем посте?».
Ответ: Мне пришлось повториться для Вас. Это подробные ответы на Ваши вопросы относительно «тривиальных вещей» (да и на форум заходят люди с разным уровнем подготовки: иногда лучше поподробнее…).
Древняя мудрость гласит: "Если хочешь получить умный ответ – спрашивай умно". :up:
«chimist писал: хотите дискуссионно на форуме поведать миру о Ваших новых воззрениях в электрохимии?»
Ответ: Мне хотелось оценить восприятие "разнокалиберными" химиками («дискуссионно поведать миру»), заявленной в первом посте «тривиальной темы» о "первичности в электролизе химических процессов, перед электрическим током", ибо рассмотрение этой темы касается модели строения атома, а, следовательно, и природы химической связи.
***
А «цельные работы, которые потом читают специалисты и оценивают их комплексно» пишут после того, как все (или в основном все) важные вопросы тщательно и всестороннее проработаны.

chimist
Сообщения: 1516
Зарегистрирован: Вс авг 31, 2008 12:30 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение chimist » Вт сен 21, 2010 6:05 pm

Для меня, пожалуй, отвечать уже не нужно, теперь все более-менее ясно, спасибо.

upd
Сообщения: 196
Зарегистрирован: Пн июн 08, 2009 1:25 pm

Re: Что первично при электролизе?

Сообщение upd » Пт сен 24, 2010 2:25 pm

upd писал(а):При электролизе первична разность потенциалов, она вызывает хим. реакции на электродах.
В гальваническом элементе первичны реакции, т. к. они вызывают ток.
Это ясно как белый день.
Поразительно умение форумчан разводить демагогию даже по самому конкретному вопросу.
Я люблю жизнь.

Ответить

Вернуться в «физическая химия / physical chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 7 гостей