Странный электролиз

[Хоббит)]

Я ж говорю - "изначально", для "голого" гвоздя, т.е. в момент всунутия. Естественно. в какой-то момент система зарядов уравновесится. ...

Что хочет Руслан Шарипов, я пока не понял вообще... Но закручу воскресно-утренний сюжет ещё интереснее - мы его на одном форуме обсуждали для изготовления прибора. Задача : описать переходную характеристику потенциала нашего гвоздя в момент касания его другим гвоздём из другого металла ( это упрощённо).

Изменено 29 Октября, 2017 в 10:54 пользователем Хоббит)

[Ruslan_Sharipov]

Е=0, стандартная конц. известна, что ещё надо ?

Нет, потенциал между раствором и гвоздём не установится в ноль. Поэтому E - это одна из неизвестных.

Если в растворе смесь ионов Fe+2 и Fe+3, то Fe+3 будут восстанавливаться железом, пока потенциал гвоздя не уравняется относительно обоих ионов. Получится равновесная система.

Да. Поэтому я и пишу одну и ту же букву E в двух формулах

 

E = 0.036 В + (0.0592 В / 3)*lg([Fe³⁺] / [Fe³⁺(ст)])

E = 0.44 В + (0.0592 В / 2)*lg([Fe²⁺] / [Fe²⁺(ст)])

[Хоббит)]

Да там вообще не будет ионов в растворе - у нас же дисвода ! Поэтому говорить о равновесии с раствором нельзя - гвоздь с раствором не реагируют в указанном в уравнении смысле. Здесь больше подходит какое-нибудь описание типа металл-полупроводник.

Если применять то уравнение, то надо сначала вычислить концентрацию Fe2+ по его диссоциации в воде при рН пресной воды, а потом её подставить в уравнение и получим, что второе слагаемое не влияет никак.

Вот к примеру, сравните закон термоэлектронной эмиссии электронов : https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BC%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F

Суть тут одна, только для полного сравнения нужно привести к виду без тока в цепи, когда электрод зарядится и не отпустит электроны от себя. Это и будет аналог "двойного слоя" - вот и получается, за вычетом его потенциала Е=0 и электроны и ионы никуда не уходят - равновесие.

...ясижуючитая

Изменено 29 Октября, 2017 в 11:21 пользователем Хоббит)

[Ruslan_Sharipov]

Это что касается потенциала гвоздя. Если же вы хотите узнать что станет с гвоздём, если его достаточно долго продержать в воде, то это уже вопрос химической кинетики, тут потенциалы ни чем не помогут.

Давайте напишем условие стационарности протекания реакции ржавения гвоздя при помощи кинетических коэффициентов. Это неравновесный процесс, но он стационарный, поскольку гвоздь можно считать неисчерпаемым источником атомарного железа.

А может с примера в Вики начать : https://ru.wikipedia.org/wiki/Уравнение_Нернста

Там расписан пример равновесия с двумя потенциалами.

Это хорошая идея. Только надо зафиксировать внимание сразу, что гвоздя (то есть электрода) в этом примере нет. Все происходит в растворе, но при этом используются электродные потенциалы. И через них определяется константа равновесия для окислительно-восстановительной реакции. Записываются две полуреакции

 

a Ox₁ + n e = a Red₁

b Red₂ - n e = b Ox₂

 

Суммарная реакция после сокращения электронов будет

 

a Ox₁ + b Red₂ = a Red₁ + b Ox₂

 

Константа равновесия для такой реакции будет

 

K =( [Red₁]^a · [Ox₂]^b ) / ( [Ox₁]^a · [Red₂]^b )

 

А в Википедии (ru.wikipedia.org/wiki/Уравнение_Нернста) написано

 

K_ox/red =( [Ox₁]^a · [Ox₂]^b ) / ( [Red₁]^a · [Red₂]^b )

 

Это явно опечатка.

 

Кроме того они используют E' = E'' при отсутствии всякого электрода, который бы служил проводником для электронов и выравнивал бы потенциалы.

[yatcheh]

Давайте напишем условие стационарности протекания реакции ржавения гвоздя при помощи кинетических коэффициентов. Это неравновесный процесс, но он стационарный, поскольку гвоздь можно считать неисчерпаемым источником атомарного железа.

 

Скорость бескислородного ржавления гвоздя с потенциалами никак не связана, это совершенно отдельная задача.

Вот, например, окисление меди в кислороде при нагревании. Доказано, что после достижения слоя оксида некоторой толщины, окисление идёт по механизму диффузии атомов меди через слой оксида, причем в равновесии с медью находится оксид(I), а в равновесии с кислородом - оксид(II). Поскольку диффузия - процесс медленный, в малой шкале времени его можно считать квазистационарным.

Вот если вы предложите для ржавления гвоздя какой-то определённый механизм - вот тогда можно выводить какие-то условия квазистационарности с соответствующими коэффициентами.

[Хоббит)]

Ну, чтобы не было траты времени на опечатки, нужно читать нормальные книги - начиная с учебных... Я Вики привёл для примера, что тут два процесса, а не один - с железом.

...

Вот если вы предложите для ржавления гвоздя какой-то определённый механизм - вот тогда можно выводить какие-то условия квазистационарности с соответствующими коэффициентами.

Предлагаю,  : давление водорода над раскалённым железом в присутствии пара - плясать от температуры к н.у..

Изменено 29 Октября, 2017 в 12:20 пользователем Хоббит)

[Ruslan_Sharipov]

Скорость бескислородного ржавления гвоздя с потенциалами никак не связана, это совершенно отдельная задача.

Все процессы травления, осаждения, и окислительно-восстановительные реакции на электродах - это неравновесные процессы. Они тоже с потенциалами никак не связаны? А как же тогда Ваши слова

Проблема в потенциалах окисления. Они немного разные для уксусной и серной кислоты.

сказанные в теме Электролиз смеси уксусной и серной кислот.

Вот, например, окисление меди в кислороде при нагревании.

То, что Вы сказали на счёт меди - это очень интересно. Над этим стоит поразмыслить.То есть на жале моего паяльника под слоем чёрного окисла имеется красный окисел?

Изменено 29 Октября, 2017 в 13:27 пользователем Ruslan_Sharipov

[yatcheh]

Все процессы травления, осаждения, и окислительно-восстановительные реакции на электродах - это неравновесные процессы. Они тоже с потенциалами никак не связаны? А как же тогда Ваши слова

сказанные в теме Электролиз смеси уксусной и серной кислот.

 

 

Любая реакция, протекающая с ненулевой скоростью в определённом направлении по определению - неравновесная.

Потенциал указывает на возможность протекания реакции, но ничего не говорит о её скорости. 

Изменено 29 Октября, 2017 в 13:08 пользователем yatcheh

[Ruslan_Sharipov]

Хорошо. Есть ещё вопросы. Стандартные потенциалы называют электродными. Но в Википедии написано
 
Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ (+0,77 В)
 
Данная реакция протекает в растворе. Какой смысл у числа +0,77 В, если никаких электродов нет и в помине.
 
Рассмотрим вновь уравнения из Википедии:
 
Fe³⁺ + 3e⁻ → Fe(тв) −0,036 В
Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe(тв) −0,44 В
 
Пусть в одном литре (или килограмме) раствора находится 1 моль сульфата железа 2 и 1/2 моля сульфата железа 3. Какой потенциал установится на железном гвозде, опущенном в этот раствор относительно водородного электрода (в предположении, что обе соли диссоциировали полностью).

[avg]

Хорошо. Есть ещё вопросы. Стандартные потенциалы называют электродными. Но в Википедии написано

 

Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ (+0,77 В)

 

Данная реакция протекает в растворе. Какой смысл у числа +0,77 В, если никаких электродов нет и в помине.

 

Вообще, главный смысл электродных потенциалов- возможность перехода к термохимическим уравнениям реакций