Странный электролиз

[Ruslan_Sharipov]

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

OK. Я понимаю, что если заряд электрона умножить на напряжение, то получится энергия. В данном случае 0.77 эВ = 1.6 · 10^-19 К · 0.77 В = 1.23 · 10^-19 Дж. Если умножить на число  Авогадро, то получим энергию на 1 моль: 1.23 · 10^-19 · 6.02 · 10²³Дж = 7.4 · 10⁴ Дж. = 74 кДж. Энергия ионизации атома железа по третьему электрону  30.65 эВ (см. таблицу), что что сильно больше, чем 0.77 эВ.  То есть в реакции

 

Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ (+0,77 В)

 

надо понимать, 0.77 эВ - это энергия ионизации сольватированного атома по третьему электрону.

[avg]

OK. Я понимаю, что если заряд электрона умножить на напряжение, то получится энергия. В данном случае 0.77 эВ = 1.6 · 10^-19 К · 0.77 В = 1.23 · 10^-19 Дж. Если умножить на число  Авогадро, то получим энергию на 1 моль: 1.23 · 10^-19 · 6.02 · 10²³Дж = 7.4 · 10⁴ Дж. = 74 кДж. Энергия ионизации атома железа по третьему электрону  30.65 эВ (см. таблицу), что что сильно больше, чем 0.77 эВ.  То есть в реакции

 

Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ (+0,77 В)

 

надо понимать, 0.77 эВ - это энергия ионизации сольватированного атома по третьему электрону.

Я бы не стал особо усердствовать в поисках физического смысла электродных потенциалов, достаточно того, что их очень легко измерить, будь то электролизер или гальванический элемент, и при некоторых условностях с ними можно сопоставить энергетические эффекты реакций.

[mypucm]

Во многих случаях эти потенциалы почти как сферический конь в вакууме. Вы вот приводили значение потенциала восстановления трехвалентного железа до металла. Думаете, если сунуть гвоздь в раствор хлорного железа, установится равновесие с таким потенциалом? Фигушки, там равновесия вообще не будет, будет окисление железа хлорным железом.

Изменено 30 Октября, 2017 в 10:01 пользователем mypucm

[Ruslan_Sharipov]

Думаете, если сунуть гвоздь в раствор хлорного железа, установится равновесие с таким потенциалом? Фигушки, там равновесия вообще не будет, будет окисление железа хлорным железом.

Это типа 2 FeCl₃ + Fe = 3 FeCl₂. Пусть себе окисляется. Но параллельно с окислением на железном гвозде образуется какой-то потенциал. Как его посчитать. Допускаю, что этот потенциал будет меняться по мере изменения концентрации хлорного железа. Но даже этот изменяющийся потенциал наверное как-то вычисляется. И если гвоздь присоединить к минусу источника электричества, то наверняка окисление железа можно остановить при определенном приложенном напряжении, а при ещё большем напряжении наверняка можно повернуть окисление вспять и железо на гвозде начнёт осаждаться (электрохимическая защита трубопроводов). Напряжение, при котором окисление прекращается и начинается восстановление, тоже скорее всего можно посчитать. Весь вопрос в том, как?

Я бы не стал особо усердствовать в поисках физического смысла электродных потенциалов, достаточно того, что их очень легко измерить, будь то электролизер или гальванический элемент, и при некоторых условностях с ними можно сопоставить энергетические эффекты реакций.

ОК. Но это будут энергетические эффекты реакций в растворе. Если те же реакции проводить всухую энергетические эффекты будут другие. Я правильно понимаю?

 

Когда какие-то законы или формулы пишутся без разъяснения физического смысла, они становятся просто объектом для тупого заучивания и не возникает умения их применять в ситуациях, отличных от тех, что изложены в учебнике.

[Хоббит)]

Это типа 2 FeCl₃ + Fe = 3 FeCl₂. Пусть себе окисляется. Но параллельно с окислением на железном гвозде образуется какой-то потенциал. Как его посчитать....

Напряжение, при котором окисление прекращается и начинается восстановление, тоже скорее всего можно посчитать. Весь вопрос в том, как?...

Вам же уже сказали, что тут будет зависеть и от кинетики процесса, поэтому универсального метода подсчёта нет - его нужно делать по физ.-мат. моделям для конкретного случая.

Я вам приведу ещё аналогию. Представьте розетку 220Вольт, но постоянки - Это чистое напряжение без тока. А теперь вы туда суёте цельнометаллическую вилку и задаёте нам вопрос : какое напряжение будет на вашей вилке ? А мы вам и отвечаем, что напряжение будет зависеть от множества факторов, включая материал проводки и загруженность фазы от времени суток...

Так вот ток - это ваша реакция железа(0) и железа(3). Если бы её не было ( например, в самый первый момент погружения гвоздя в раствор), то был бы потенциал по ур-ю Нернста. А по мере реакции вокруг железа будет накапливаться слой ионов железа (2) и обедняться железом(3) - потенциал будет меняться. И так далее прочие факторы...

Аналогично и с обратным напряжением - пока вы подавали напряжение, концентрации ионов менялись от предыдущего состояния, поэтому вам снова придётся подкручивать напряжение.

Поехали далее : поправку на потенциал от температуры ( и давления и т.д.) помните ? Так вот, она показывает, что каждый ион обладает "индивидуальным" потенциалом, поэтому вашу кинетику нужно рассматривать статистически : часть ионов покидают железо по одному уравнению, а другая часть оседает на железо по другому уравнению. Если вы сможете обеспечить некую несимметричную кинетику процесса, то всё будет ещё интереснее...