Основы Электролиза

[Генрих]

Мой вопрос может показаться несколько странным и глупым, в силу моих слабых знаний в области физики и электрохимии, и вопрос мой таков:

 

Что именно случается, если в колбу с раствором пустить электродный ток, слишком малый для электрохимической реакции (ну или очень медленной), а именно, как ведут себя ионы растворенного вещества (ионы гидроксида и оксония отсутствуют или в незначительных количествах) в присутствии положительно и отрицательно заряженых электродов? Образуется слой +- между ионами и электродами соответственно? Заранее благодарю!

[ТоптуновПотапов]

Что именно случается незнает никто. Первый кто детально обьяснит все, что происходит при этом, получит нобелевскую премию. Так что у вас есть шанс.

 

По уществу вопроса.

 

1. Электродный ток (далее ток) не может быть слишком малым для протекания реакции. Это не вопрос силы тока это вопрос потенциала(напряжения) на электродах и площади поверхности электрода(плотности тока).

 

2. При некотором напряжении между электродами наступает поляризация приэлектродного пространства, когда кулоновские силы начинают преобладать перед силами ван-дер-ваальса. Начинается электрохимическая реакция.

 

3. Двойной электрический слой обязательно образуется (то что вы обозначили +-) при подключении электродов к источнику тока(напряжения)

[Генрих]

3. Двойной электрический слой обязательно образуется (то что вы обозначили +-) при подключении электродов к источнику тока(напряжения)

То есть двойной электрический слой (благодарю за термин, а то никак не мог его припомнить) образуется обязательно? Тогда вот на самом деле интересный вопрос: можно ли использовать данный эффект для перегонки азеотропа, в котором одно вещество растворяет другое? Если электроды при подаче тока будут удерживать ионы на своей поверхности в определенных местах реакционной колбы (допустим на дне), возможно ли выпаривание части растворителя в более-менее чистом виде?

[ТоптуновПотапов]

Если правильно вас понял то вы хотите подать напряжение на электроды и перегнать смесь.

 

И растовритель и растворенное вещество образуют ионы (анионы и катионы) которые в равной степени притягиваются к электродам. Притянуть отдельно ионы растворенного вещества, а ионы растоврителя оставить в толще раствора не получится. Хотя идея интересная

 

Можете оспорить мой вывод, возможно я что-то упускаю из виду.

[Генрих]

Что-то я не совсем понимаю. Ведь не каждый растворитель является электролитом. Т. е. на примере водного раствора хлорида натрия, ведь ионы там натрия и хлора. Если же Вы имеете в виду, что электролиз приведет к распаду молекул воды, то, поправьте меня в случае моей неправоты, распад длится достаточно долго, а ионы растворенного вещества будут там первоначально и по идее должны с большим стремлением образовать электрический слой на электродах. Даже если растворитель начнет распадатся на ионы, то это наверняка будет минимальная его часть, а иначе вода распадалась бы на газы мгновенно, что в реальности занимает длительное время и требует большей силы тока.

 

Наверное, моя логика не слишком верна...

[ТоптуновПотапов]

Электролитом называют раствор распадающегося на ионы вещества. Причем не важно в каком растворителе это происходит. Вода - частный случай.

 

Распад на ионы происходит очень быстро, как только вещество перешло из кристаллического в растверенное произошел распад на ионы. Вода как и любой другой полярный растворитель частично диссоциирован и существует в виде ионов не зависимо от того приложено электрическое поле или нет.

 

Распад на ионы совсем не означает распад на газы. Распад на ионы это равновесный процесс.

[Генрих]

Электролитом называют раствор распадающегося на ионы вещества.

Да, и следовательно вода таковым не является, если в ней нет растворенной соли.

 

Распад на ионы происходит очень быстро, как только вещество перешло из кристаллического в растверенное произошел распад на ионы.

Это я не оспариваю, я писал о распаде самого растворителя, а не растворяемого вещества.

 

Вода как и любой другой полярный растворитель частично диссоциирован и существует в виде ионов не зависимо от того приложено электрическое поле или нет.

Я читал, что концентрация ионов гидроксида и оксония минимальна, ибо вместе они не уживаются, по понятным причинам. Более того, само это никак не может помешать тому, о чем я писал выше (я о идее).

 

Распад на ионы совсем не означает распад на газы. Распад на ионы это равновесный процесс.

Совершенно верно, но опять таки, распад на ионы той же воды минимален и по-этому не должен играть важной роли.

 

Представьте, что у Вас - раствор поваренной соли. OH- и H3O+ там абсолютный минимум, в то время как концентрация Na+ и Cl-, допустим, максимальна или близка к таковой для данного обьема воды. Если пустить ток, то ионы соли, теоретически, должны собираться у электродов противоположенного заряда, и даже вода может начать распад на водород и другие газы, в зависимости от условий электролиза. Но данный распад, как и образование гипохлорита натрия или его гидроксида идет достаточно медленно. Если при этом выпаривать раствор, в случае, если образован двойной электрический слой (а Вы сказали, что он должен образоваться), то испарение воды на поверхности будет протекать гораздо быстрее электрохимических изменений в самом растворе. Главное, чтобы ионы соли концентрировались где-нибудь на дне. Вот такой вот пример. Бессмысленно, конечно, но для азеотропов было бы очень кстати. Что Вы думаете об этом?

[antabu]

Чё-то не врубаюсь, о каком азеотропе идёт речь? Количество ионов, образующих слой вблизи электродов, несоизмеримо меньше их в толще раствора.

"Пусть в заполненном водой сосуде размером 10x10x10 см растворен 1 моль NaCI. Поставим у противоположных стенок сосуда два электрода из инертного материала (например, платины) площадью 1 дм2. По таблицам электропроводности водных растворов находим, что при комнатной температуре сопротивление между электродами будет равно примерно 0,1 Ом. Подадим на электроды небольшое постоянное напряжение U = 0,1 В. Если такое напряжение подать на металлический проводник с тем же сопротивлением, то через него пойдет ток I = U/R = 1 А. Однако амперметр, включенный в цепь с раствором соли, покажет, что ток через раствор не идет. Не пойдет он и при повышении напряжения на электродах в 10 раз. Закон Ома явно не выполняется. В чем дело?..."

И.А.Леенсон. "Вопреки Ому." "ХиЖ" 01г. №1 с. 60.

[ТоптуновПотапов]

Совершенно верно, но опять таки, распад на ионы той же воды минимален и по-этому не должен играть важной роли.

 

Представьте, что у Вас - раствор поваренной соли. OH- и H3O+ там абсолютный минимум, в то время как концентрация Na+ и Cl-, допустим, максимальна или близка к таковой для данного обьема воды. Если пустить ток, то ионы соли, теоретически, должны собираться у электродов противоположенного заряда, и даже вода может начать распад на водород и другие газы, в зависимости от условий электролиза. Но данный распад, как и образование гипохлорита натрия или его гидроксида идет достаточно медленно. Если при этом выпаривать раствор, в случае, если образован двойной электрический слой (а Вы сказали, что он должен образоваться), то испарение воды на поверхности будет протекать гораздо быстрее электрохимических изменений в самом растворе. Главное, чтобы ионы соли концентрировались где-нибудь на дне. Вот такой вот пример. Бессмысленно, конечно, но для азеотропов было бы очень кстати. Что Вы думаете об этом?

 

Не путайте двойной электрический слой с концентрацией ионов в приэлектродном пространстве. Это не одно и тоже. Толщина слоя ~ несколько радиусов иона.

 

Ионы помимо упорядоченного движения в электрическом поле участвуют также и в беспорядоченном броуновском движении. Если концентрация ионов возле электрода будет превышать некоторую критическую величину, то под действием кулоновских сил и сил броуновского движения они будут перемещаться в область где их концентрация меньше, тоесть стремится подальше от электрода. Представте себе, что ионы подобны молекулам газа находящиеся в сосуде под давлением. Если снять крышку (или дно) то они неумолимо устремляются в область где их концентрация меньше и полностью покидают обьем сосуда, занимая предоставленный им обьем равномерно. Электрод это условный сосуд с одной единственной стенкой к которой, якобы, должны прилипнуть ионы под действием электрического поля.

 

На ионы действуют кулоновские силы (как на одноименно заряженные частицы) Поэтому попытаться сконцентрировать в относительно небольшом обьеме приэлектродного пространства значительную часть одноименных ионов практически невозможно. Вероятно под действием значительного электрического поля (очень большое напряжение) которое невозможно создать в растворе электролита ввиду его электрической проводимости.

 

Какой то эффект в этом, безусловно, будет, но сказать, что он существенно облегчит разделение азеотропной смеси я бы не отважился.

 

Чё-то не врубаюсь, о каком азеотропе идёт речь? Количество ионов, образующих слой вблизи электродов, несоизмеримо меньше их в толще раствора.

"Пусть в заполненном водой сосуде размером 10x10x10 см растворен 1 моль NaCI. Поставим у противоположных стенок сосуда два электрода из инертного материала (например, платины) площадью 1 дм2. По таблицам электропроводности водных растворов находим, что при комнатной температуре сопротивление между электродами будет равно примерно 0,1 Ом. Подадим на электроды небольшое постоянное напряжение U = 0,1 В. Если такое напряжение подать на металлический проводник с тем же сопротивлением, то через него пойдет ток I = U/R = 1 А. Однако амперметр, включенный в цепь с раствором соли, покажет, что ток через раствор не идет. Не пойдет он и при повышении напряжения на электродах в 10 раз. Закон Ома явно не выполняется. В чем дело?..."

И.А.Леенсон. "Вопреки Ому." "ХиЖ" 01г. №1 с. 60.

 

1. Да это так, гипотетически. Человек хочет понять будет это способствовать разделению или нет.

 

2. А если подать переменное напряжение то будет близко к закону. Обьясняется поляризацией, кажись.

[Сероводород]

При электролизе хлорид натрия распадается на натрий и хлор,натрий реагирует с водой с образованием H2 и NaOH http://forum.xumuk.ru/style_emoticons/default/laugh.gif