Перейти к содержанию

Уравнение Нернста


RokeAlva

Рекомендуемые сообщения

Решение задач, рефераты, курсовые! Онлайн сервис помощи учащимся. Цены в 2-3 раза ниже!

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?

Ссылка на комментарий

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(-)

 

C чего бы? И откдуа берется H+?

Ссылка на комментарий

C чего бы? И откдуа берется H+?

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?

Изменено пользователем RokeAlva
Ссылка на комментарий

Я правильно понял, что реакция 2Н(+)+2е -> Н2 (газ) будет только в случаи если используется водородный электрод? А у меня стальной, значит там будет реакция с железом?

Нет, не правильно, и электрод здесь вообще не причем.

Электродиализ то зачем сюда приплели?

Изменено пользователем aversun
Ссылка на комментарий

электролиз водопроводной воды мутная тема, поскольку в воде может быть что угодно в небольших примесях и вода считается малопроводящей ток, то есть вы будете какие то мелочи ловить.Угольных электродов не бывает, это графит ток проводит. 

Уравнения Нернста здесь вообще не причем - они записываются для гальванических пар или элементов. А у вас никакой гальванической пары с графитовыми электродами в воде нет. Из стальных электродов тоже нет никакой гальванической пары.

Изменено пользователем Иван1978
Ссылка на комментарий

Нет, не правильно, и электрод здесь вообще не причем.

Электродиализ то зачем сюда приплели?

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?

 

 

электролиз водопроводной воды мутная тема, поскольку в воде может быть что угодно в небольших примесях и вода считается малопроводящей ток, то есть вы будете какие то мелочи ловить.Угольных электродов не бывает, это графит ток проводит. 

Уравнения Нернста здесь вообще не причем - они записываются для гальванических пар или элементов. А у вас никакой гальванической пары с графитовыми электродами в воде нет. Из стальных электродов тоже нет никакой гальванической пары.

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?

 

Изменено пользователем RokeAlva
Ссылка на комментарий

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?

Нет и через мембрану ничего не переносится, она у вас исключительно, что бы не допустить смешивания католита и анолита, т.е. нейтрализации.

Ссылка на комментарий

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, ...

 

Если есть ионы хлора, то они будут выделяться в виде газа в первую очередь. Далее останутся кислородсодержащие ионы, которые вы перечислили, - вместо них будет выделяться кислород на аноде. На катоде будет выделяться водород. Воможны некоторые другие выделения на электродах, но они менее существенны в водопроводной воде.

Стоит иметь ввиду, что нежелательно делать анод из металла.

 

...Но тогда как же описать распределение потенциала в случаи электродиализа или мембранного электролиза?

 

В первом приближении можно считать распределение потенциала линейным. Во втором приближении - непосредственно у электродов присутствует больший градиент потенциала, а весь избыток над потенциалом разряда ионов распределяется равномерно по силовым линиям электростатического поля ( как между разноимёнными зарядами ). Ещё подробнее узнать можно в учебной литературе.

Изменено пользователем Хоббит)
Ссылка на комментарий

Нет и через мембрану ничего не переносится, она у вас исключительно, что бы не допустить смешивания католита и анолита, т.е. нейтрализации.

Хорошо, Вы можете подсказать как называется такой процесс?

 

 

Если есть ионы хлора, то они будут выделяться в виде газа в первую очередь. Далее останутся кислородсодержащие ионы, которые вы перечислили, - вместо них будет выделяться кислород на аноде. На катоде будет выделяться водород. Воможны некоторые другие выделения на электродах, но они менее существенны в водопроводной воде.

То есть эти реакции подойдут?

Анод

2Cl-2е -> Cl2 (газ)

2Н2О-4е -> О2 (газ) +4Н(+)

Катод

2Н2О+2е -> Н2 (газ)+2ОН(-)

 

 

Ещё подробнее узнать можно в учебной литературе.

Любой учебник по электрохимии? Можете посоветовать какой-нибудь хороший?

 

 

 

Изменено пользователем RokeAlva
Ссылка на комментарий

В первом приближении будем считать, что те реакции,- а вообще, нужно смотреть , что быстрее разрядится ОН или Н2О...

Для учебников завели отдельную тему в этом разделе !


...По уравнениям - а где ион водорода у катода ???


...Видимо, всё же, не те уравнения - смотрите подробнее потенциалы разряда присутствующих ионов.

Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
×
×
  • Создать...
Яндекс.Метрика