RokeAlva

Дело в том, что я проводил опыты с водопроводной водой в диафрагменном электролизере (в качестве диафрагмы был простой брезент) и они не бьются с тем, что Вы пишите. В анодной камере рН воды всегда ниже, а в катодной выше по сравнению с исходной водой. Мне очень интересно, как Вы видите этот процесс. Пожалуйста, напишите реакции. В этой теме я везде пишу о водопроводной воде. Хорошо, давайте представим, что анод из платины, а катод стальной. Какие реакции будут протекать при диафрагменном электролизе водопроводной воды на электродах? И как при этом посчитать плотности тока для этих реакций? И ещё вопрос. Где можно посмотреть константы скорости для различных химических реакций? Есть какой-то справочник? В интернете не нашел.

В приведенном Вами примере Вы сами пишите, что в зависимости от расположения цвет (т.е. концентрация) продукта будет разный. Вот это я и хочу увидеть, но для электролиза воды. Как ионы того же водорода будут распределены или другие вещества. Я не собираюсь ничего нового открывать в электрохимии. Цель смоделировать данный процесс основываясь на имеющихся теориях. Про рН несоглашусь с Вами. Дело в том, что при электролизе воды в анодной камере рН, как Вы знаете, ниже 7, а в катодной выше 7. Это невозможно объяснить просто зависимостью данного параметра от продуктов электролиза, так как и анод и ионы водорода положительно заряжены и должны отталкиваться друг от друга. И следуя этому получается, что наоборот в катодной камере должен быть низкий рН. Но на практике всё наоборот. Единственное объяснение, которое я вижу это получение ионов водорода в результате электродной реакции на аноде. Или есть какое-то другое объяснение? А раз так, то электродлные реакции играют важную роль в этом процессе, как и вообще в электролизе любого раствора. И тут мы опять подходим к важности электродной кинетики при моделировании электролиза (если стоит задача рассмотрения полей концентраций в установке). Я перелопатил много учебников, но везде приведены "голые" уравнения Батлера-Фольмера и Тафеля без внятных примеров расчета или хотя бы информации о констанатах скорости электродных реакций, чтобы хотя бы попытаться вычислить ток обмена. Казалось бы это всё уже давно должно быть изучено, но информации нет.

Shizuma Eiku, моя ошибка, что не расписал более подробно свою цель. Поэтому давайте начнём сначала. Я хочу получить поля распределения концентраций ионов (водорода, гидроксильных ионов и др. ) а также веществ получаемых в ходе электролиза воды. Да, Вы правы, если анод будет стальным, то будет вынос металла в раствор, я это наблюдал. Давайте представим, что он покрыт каким-либо инертным материалом, думаю не важно сейчас каким. Что касается диафрагмы, Вы конечно же правы что поры брезента являются целыми вселенными по отношению к размерам ионов Но её ставят везде, где нужно разделить воду на анолит и католит. Как правило, это в большей степени касается непроточных установок. Но сейчас даже не важно есть между электродами кусок брезента или нет. Мне не интересно получение водорода и кислорода, а больше интересует получение воды с разным рН. Хотя конечно же выделение газов на электродах также влият на процесс электролиза и это тоже нужно учитывать. Но вот в чём суть проблемы. Вы говорите о том случаи, как я понял, когда в ходе электролиза проводимость электролита в любой точке постоянна и тогда напряжение на электролите или ток через него находятся очень просто. Для этого достаточно базовых знаний электротехники. Такое допущение сильно упрощает моделирование, но при такой постановке задачи моя цель в виде полей концентраций не достигается. Я думаю Вы согласитесь, что проводимость воды в разных областях электролизера будет неодинаковой из-за разной концентрации тех или иных ионов. Поэтому я хочу разобраться с электродной кинетикой для этого случая так как только через неё можно правильно понять какие концентрации тех же ионов Н или ОН будут в приэлектродных областях. И тут всё упирается в ток обмена. Пока вижу 2 варианта, либо его можно расчитать с помощью основных уравнений электродной кинетики для 2-х реакций: с выделением О2 и ионов Н на аноде и с выделением Н2 и ионов ОН на катоде. Про хлор давайте пока забудем. И вот как это правильно сделать я и хотел бы понять для данного случая. Либо второй вариант, как сказал Электро-химик, что данные уравнения для рассматриваемых реакций не подходят. Но тогда какие уравнения использовать, чтобы рассчитать плотность тока?

Для моделирования процесса электролиза Вы правы, проводимость будет меняться. Но для моей конкретной теоретической задачи (с известными концентрациями ионов в воде и с допущением, что в течении времени эти концентрации на входе в установку остаются постоянными) проводимость воды можно вычислить. Что касается того выгодно экономически проводить электролиз воды или нет. Да я понимаю, что там много энергии будет уходить на нагрев, но для моей задачи это второстепенный вопрос. Целью моего моделирования является увидеть поля концентраций Н, ОН и др. ионов и веществ в анодной и катодной камерах при разных значениях подаваемого тока. Так вот в процессе моделирования электродной кинетики я уперся в отсутствие информации о токе обмена. Мне не понятно, как его можно правильно вычислить или замерить? Спасибо, Вам большое, натолкнули на некоторые мысли и задали направление. Это очень интересно, можете чуть подробнее объяснить? Возможно здесь и зарыта моя ошибка в рассмотрении процесса. Здесь с Вами не соглашусь. Точнее Вы правы, что ионов хлора мало. Но у меня есть озвученная в первом сообщении проточная установка. И хотите верьте, хотите нет, но при токах 10 и более ампер я ощущаю стойкий запах хлора на выходе из анодной камеры. Я пожалуй в первом сообщении был не прав, сказав, что на аноде только хлор выделяется. По видимому там идут 2 реакции. С выделением хлора и та про которую сказали Вы, с выделение газообразного кислорода и ионов водорода.

Добрый день. Интересует тема электролиза вопроводной воды. И в особенности моделирование данного процесса. Но в результате я столкнулся с тем, что теория есть, а вот подсчитать/измерить или найти определенные параметры очень сложно. В чем основная суть. Допустим есть проточный диафрагменный электролизер воды. Электроды оба выполнены из стали, расстояние между ними 1 см. Диафрагма выполнена из брезента. Ток через электролизер 10 А. Известен состав воды, т.е. проводимость электролита (воды) можно рассчитать. На аноде предполагаю, что выделяется хлор (как я понял из литературы при больших плотностях тока в первую очередь идет выделение имено хлора, а при малых плотностях выделяется кислород, поправьте, если ошибаюсь, пожалуйста), а на катоде водород и ионы ОН. А вот дальше при моделировании процессов начианется непонятная мне магия . А именно с определением токов обмена и перенапряжений на электродах. Есть известные уравнения Батлера-Фольмера и Тафеля. Как я понял, первое предпочтительнее использовать при малых перенапряжениях (менее 25 мВ), второе при больших. Но как определить перенапряжение и что самое интересное ток обмена? Получается замкнутый круг. Без одного невозможно найти второго. Хотелось бы их как-то рассчитать или хоть как-то измерить, чтобы понять хотя бы порядок величин. Я видимо чего-то недопонимаю в электродной кинетике. Может это глупый вопрос, но в учебниках не нашёл чёткого на него ответа. Подскажите, пожалуйста, куда копать?

Спасибо за отклик. Я так понимаю под щелочной или кислой имеется именно исходная среда, до электролиза. Но если скажем есть диафрагма, которая не даёт перемешиваться ионам, то тогда в катодной камере щёлочь и реакция 2 H2O +2e− → 2 OH- +H2, в анодной камере кислота и реакция 6 H2O -4 e− → O2 + 4 H3O+, верно?

Спасибо Всем, кто откликнулся. Буду разбираться.

Это не правильно?

На сколько я понял, в результате диссоциации воды.

Я предполагал, что это электродиализ.

Извините, не увидел эту тему. Теперь проблем в литературе больше нет Вы имеете ввиду эту реакцию? 2Н(+)+2е -> Н2 (газ) Вроде как aversun она не понравилась ...

Хорошо, Вы можете подсказать как называется такой процесс? То есть эти реакции подойдут? Анод 2Cl-2е -> Cl2 (газ) 2Н2О-4е -> О2 (газ) +4Н(+) Катод 2Н2О+2е -> Н2 (газ)+2ОН(-) Любой учебник по электрохимии? Можете посоветовать какой-нибудь хороший?

Давайте ещё раз. У меня два электрода (например, либо оба из нержавеющей стали, либо один из них из нержавейки, а другой графитовый). Разделены диафрагмой (которая выполнена обычным брезентом) на две камеры заполненные водой (для начала я хотел проработать вопрос именно на воде, но можно и NaCl к примеру). На электроды подаю постоянный ток. В итоге концентрация ионов водорода в одной из камер будет выше чем в другой, т.е. будет на лицо изменение рН воды. Это не электродиализ? Тогда что это? Как я понимаю электродиализ - это один из вариантов мембранного электролиза. Вот например определение здесь: http://hydropark.ru/equipment/electrodialysis.htm "Электродиализ - процесс мембранного разделения, в котором ионы растворенного вещества переносятся через мембрану под действием электрического поля." Вот и у меня ионы водорода в одну сторону гидроксил в другую. Скажите в чём я ошибаюсь? Думаю в 21 веке эту "мутную тему" всё таки можно осилить и понять, к тому же уверен до нас с Вами давно в этом вопросе уже разобрались Или нет? Дело в том, что я для будущего моделирования процессов в моей установке, хотел понять какие там химические реакции происходят? К примеру я буду знать состав изначальной воды и смогу смоделировать концентрации которые получатся на выходе. Я сейчас рассматриваю следующие ионы: водорода, гидроксила, кальция, магния, натрия, бикарбоната, сульфата и хлорида. Загвоздка лишь в том, что мне неизвестно, как это всё там реагирует и я прошу помощи в этом вопросе. Для простоты, я решил начать именно с водорода и гидроксила, так как именно их в моей установке больше всего (если говорить о водопроводной воде и не добавлять больше никаких солей). Вы можете подсказать где мне узнать такую информацию? Да, извините ошибся графитовый электрод, а не угольный (угольные электроды бывают в сварке). По поводу Нернста, я понял, спасибо. Просто я думал, что смогу с помощью этого уравнения связать потенциал который я создаю на электродах с тем как он распределяется в зависимости от концентрации ионов того же водорода например. Ведь по сути, как я понял, распределение потенциала через катодную камеру, диафрагму и анодную камеру будет не равномерным и зависеть будет от концентрации ионов. Теперь мне понятно, что Нернст используется, как Вы сказали для гальванических элементов. Но тогда как же описать распределение потенциала в случаи электродиализа или мембранного электролиза?

Просто я проштудировал много сайтов в поисках этих химических реакций и очень часто они отличались, как я говорил выше то по коэффициентам, то отдельных формул не было. Они появились как некая компиляция того, что я прочитал. Вот например здесь: http://twt.mpei.ac.ru/books/vve/CH5.3_pg1.htm приводится эта реакция с водородом. Вот здесь: http://www.mediana-filter.ru/kh6_1.html её нет. Я очень хочу разобраться в том какие же на самом деле химические реакции диссоциации и реакции на электродах происходят в случаи когда есть две камеры с обычной водопроводной водой разделенные диафрагмой. Один электрод может быть угольный, а другой стальной. Или оба стальные. Как же выяснить какие химические реакции там происходят? Однозначного ответа в книгах и на сайтах я не нашёл. Как же узнать? Я правильно понял, что реакция 2Н(+)+2е -> Н2 (газ) будет только в случаи если используется водородный электрод? А у меня стальной / уголный, значит там будет реакция с железом / углём?

Здравствуйте. Меня интересует такой случай: два стальных электрода погружены в воду и разделены диафрагмой из брезента. На сколько я понял, при подаче электрического тока на электроды происходит электродиализ. На отрицательном электроде (катоде) выделяется водород в виде газа: 2Н(+)+2е -> Н2 (газ) А также происходит диссоциация воды на водород и гидроксил. 2Н2О+2е -> Н2 (газ)+2ОН(-) то есть тут среда будет более щелочной. На положительном электроде (аноде) выделяется газообразный кислород и в воде остаются ионы ворода, тем самым делая среду более кислой. Это также происходит в результате диссоциации воды, как я понял. В добавок ещё выделяется хлор в виде газа (в случаи водопроводной воды). 2Cl-2е -> Cl2 (газ) 2Н2О-4е -> О2 (газ) +4Н(+) Эти уравнения я смотрел в многочисленных источниках в интернете. Иногда они различаются коэффициентами почему-то. Я так понимаю, что в воде помимо этих ионов, ещё бывают и многие другие, например ионы магния, кальция, калия и т.д. Они ведь тоже будут каким-то образом влиять? Подскажите, пожалуйста, где об этом можно узнать, почитать? По этим уравнения я хотел составить уравнение Нернста: Для первого уравнения: Е=Е0+((R*T)/(2*F))*ln(1/(H+)^2) Для второго: Е=Е0((R*T)/(2*F))*ln((OH-)^2) Для третьего: Е=Е0+((RT)/(2*F))*ln((1/(Cl-)^2) Для четвёртого: Е=Е0+((R*T)/(2*F))*ln((H+)^4) Правильно ли я их записал?

Спасибо. Буду разбираться.

Здравствуйте. Изучаю статью посвящённую моделированию химических реакций. В ней приводится вот такая формула для диссоциации серной кислоты: Как я понимаю, здесь речь идёт о скорости реакции, которая обозначена символом rd, kd - это константа скорости (или константа диссоциации?), а бета - степень диссоциации. Откровенно скажу, что мои познания в химии не сильны, но я их подтягиваю. Очень хочется разобраться почему эта формула записана именно так? Просто в интернете я вижу другую формулу для нахождения скорости химической реакции, вида: v=dC/dt Но в приведённой выше формуле нет времени. Я так понимаю речь идёт о стационарном режиме ... Почему бета отнимается и почему именно такие отношения активности ионов взяты хотелось бы понять.