Электролиз импульсами переменной полярности

[Bubble_man]

Уважаемы професионалы катионов и анионов!

Я физик,  наша группа изучает электролиз воды импульсами переменной полярности высокой частоты 100 кГц и выше. 

Наш электролит сульфат натрия. Материал электродов от платины и титана до углерода. Наша ячейка это небольшая кюветка с 1-5 мл раствора сульфата одномолярного. На электроды в данном вопросе это платина, подаем импульсы переменной полярности. Это значит один электрод заземлен, а на другой подаются импульсы то + то -. Амплитуда импульсов от 5 до 20 вольт. Мы точно знаем, что в таком процессе электролиз идет, те выделяются и водород и кислород. Правда поскольку процесс очень быстрый, то газы выделяются в виде нано пузырьков. Еще один процесс который мы точно знаем, что он есть это смешивание пузырьков кислорода и водорода. С последующей реакцией этих газов. Нано пузырьки газов это необычный объект, но мы точно знаем, что они есть и знаем их размеры от 20 до 100 нм. Самое необычное это  то что смесь газов в нано пузрьке реагирует. Эта реакция становится возможной на нанокаплях ( по крайней мере это наше основное предположение) в растворе поскольку перенасыщение газом очень высокое порядка 200 для кислорода и 500 для водорода. 

Так вот я провожу электролиз на постоянном токе напряжение 5 вольт раствор сульфата одномолярный объем 5 мл электроды платина. Исходный рН 6.5 после 5 минут процесса рН 5.5 . Через 40 минут рН раствора 5.7 . Если я провожу процесс импульсами переменной полярности рН не меняется. Это можно понять, продукты перемешиваются и компенсируют друг друга, почему же на постоянном токе рН меняется?

[avg]

В небольших колличествах образуется перекись водорода- слабая кислота(предположение).

[Fr франций]

А реакция идёт и на углероде тоже? Просто подумал, что возможно дело не в нано, а в платине.

[mirs]

Раствор подщелачивается. Какие нибудь надсерные ионы не могут ли

случайно образовываться на платиновом аноде?

[Bubble_man]

Да с графитовыми электродами рН также уменьшается примерно на единицу, те подкисляется. Реактивы ЧДА вода дистиллированная. Посторних элементов не попадает

[yatcheh]

Раствор подщелачивается. Какие нибудь надсерные ионы не могут ли

случайно образовываться на платиновом аноде?

 

Таки он закисляется. 

 

 

Так вот я провожу электролиз на постоянном токе напряжение 5 вольт раствор сульфата одномолярный объем 5 мл электроды платина. Исходный рН 6.5 после 5 минут процесса рН 5.5 . Через 40 минут рН раствора 5.7 . Если я провожу процесс импульсами переменной полярности рН не меняется. Это можно понять, продукты перемешиваются и компенсируют друг друга, почему же на постоянном токе рН меняется?

 

Тут, скорее всего - какая-то методическая ошибка. Скажем - недостаточно чистая поверхность электродов. Или CO2 из воздуха. 

Или, таки - перекись. Хотя её легко обнаружить.

 

В небольших колличествах образуется перекись водорода- слабая кислота(предположение).

 

Её должно получиться довольно много. При pKa = 11.65 сами посчитайте. 

Реактивы ЧДА 

 

Ну, "чда" - это чуть лучше "техн"... Для таких прецизионных экспериментов с ловлей долей pH надо хотя бы "хч" брать.

Изменено 13 Ноября, 2017 в 18:15 пользователем yatcheh

[Bubble_man]

 

Её должно получиться довольно много. При pKa = 11.6 сами посчитайте.

Можно ссылку как посчитать? Я может ошибся завтра проверю, но реактивы высокого качества

[yatcheh]

Можно ссылку как посчитать? Я может ошибся завтра проверю, но реактивы высокого качества

 

Для слабой одноосновной кислоты:

 

pH=1/2*pKa-1/2*lgC, где

pKa - показатель кислотности (-lgK, где К - константа диссоциации)

С - молярная концентрация

 

Отсюда 

lgC = pKa - 2*pH

при pH = 5.5 С = 4.5 моль/л

 

Это в теории.

 

На практике числа могут быть другими:

 

Водный раствор пероксида водорода с концентрацией пероксида водорода [Н₂O₂], выраженной в % по весу раствора, имеет кажущееся значение рН от рН_min до рН_mах, так что рН_min=3,45-0,0377×[Н ₂O₂], рН_mах=3,76-0,0379×[H ₂O₂], где водный раствор пероксида водорода имеет концентрацию пероксида водорода [Н₂O₂ ], выраженную в % по весу раствора, равную более чем 5% и менее чем 80%. 

 

 

Это из патента. Но что тут реально подразумевается под "кажущейся pH" - не ясно.

 

У Никольского в справочнике pKa = 11.58

 

Сейчас у Шамба гляну...

 

Да, тут не всё так гладко.

 

 

Но, аномалия существенна только в области относительно высоких концентраций.

 

Изменено 13 Ноября, 2017 в 18:44 пользователем yatcheh

[Ума Палата]

если рН электрод в той же кювете установлен, то накладывается омическое падение потенциала и рН измеряется неправильно. Методическая ошибка, как выше уже указали. Нужна специальная ячейка с капилляром Габер-Луггина. воттаквота.

[Bubble_man]

Для слабой одноосновной кислоты:

 

pH=1/2*pKa-1/2*lgC, где

pKa - показатель кислотности (-lgK, где К - константа диссоциации)

С - молярная концентрация

 

Отсюда 

lgC = pKa - 2*pH

при pH = 5.5 С = 4.5 моль/л

 

Это в теории.

 

На практике числа могут быть другими:

 

 

Это из патента. Но что тут реально подразумевается под "кажущейся pH" - не ясно.

 

У Никольского в справочнике pKa = 11.58

 

Сейчас у Шамба гляну...

 

Да, тут не всё так гладко.

 

перекись_водорода_Шамб_0_1958_000782.png

 

Но, аномалия существенна только в области относительно высоких концентраций.

По поводу вычисления концентрации рКа=11.58;  lgC= 11.58-2*5.5=0.58 -> C=10^0.58=3.8 моль/л Так правильно я понял?

Если влияет СО2 из воздуха, то я могу провести эксперимент в атмосфере азота, это поможет прояснению ситуации или азот внесет свои какие то побочные действия?

 

если рН электрод в той же кювете установлен, то накладывается омическое падение потенциала и рН измеряется неправильно. Методическая ошибка, как выше уже указали. Нужна специальная ячейка с капилляром Габер-Луггина. воттаквота.

рН измеряется после процесса никакого тока в кювете не протекает , это снимает ваше предложение?

 

И еще, какие процессы приводят к образованию перекиси ? Я не видел в учебниках и статьях такого канала реакции.