Перейти к публикации
Форум химиков на XuMuK.ru

Щелочной марганцево-цинковый элемент. Контактная разность потенциалов. Манганаты.


Рекомендованные сообщения

Решение задач, рефераты, курсовые - онлайн сервис помощи учащимся. Цены в 2-3 раза ниже!
1 час назад, Анатолий Алтухов сказал:

Мнения разделились. :al: Жаль, что корпус батарейки не прозрачен и нельзя увидеть цвет электролита.

Хорошо, если убрать органику и диоксид марганца совсем.

Берем цинковый электрод и железный, погружаем в щелочной раствор перманганата калия 

 

Перманганат в щелочном растворе переходит в манганат.

Ссылка на сообщение
1 час назад, avg сказал:

Перманганат в щелочном растворе переходит в манганат.

Тогда осмелюсь предположить, что работа батареи идет когда контакты замкнуты по такой химической реакции. Причем с поглощение тепла электролита.

Mn(OH)3 + e-  Mn(OH)2 + OH-     1
MnO42- - e-  MnO4-     1

Mn(OH)3 + MnO42-  Mn(OH)2 + OH- + MnO4-

Стандартная ЭДС реакции:
ΔEo = -0.464 В

Стандартное изменение энергии Гиббса:
ΔGo = 44.77 кДж
Реакция не может протекать самопроизвольно.

 

1 час назад, avg сказал:

Перманганат в щелочном растворе переходит в манганат.

А когда контакты разомкнуты - перманганат восстанавливается на материале анода обратно до манганата. Реакция идет уже самопроизвольно с выделением тепла. 

MnO4- + e-  MnO42-     1
Mn(OH)2 + OH- - e-  Mn(OH)3     1
MnO4- + Mn(OH)2 + OH-  MnO42- + Mn(OH)3

 

Стандартная ЭДС реакции:
ΔEo = 0.464 В

Стандартное изменение энергии Гиббса:
ΔGo = -44.77 кДж
Реакция протекает самопроизвольно.
Ссылка на сообщение
2 часа назад, dzetta сказал:

Спасибо за приглашение, но тут я вам врядли помогу. Для понимания процессов проходящих в батарейки мало химических процессов. Посмотрите что такое столб Замбони.

смотрел.

Меня больше заинтересовала батарея Василеску Карпена (Karpen Pile). 

Попробую аналогично по аналогичной схеме описать и её работу.

Работа выхода электрона из золота 4,58 эВ. Работа выхода электрона из платины - 5,30 эВ.

Итого имеем контактную разность потенциалов этих благородных металлов 5,30-4,58= 0,72 В. Так как у платины работа выхода больше, то электроны из золота она потянет на себя. А значит патина будет катодом, а золото анодом.

Первая реакция в момент работы батареи (эндотермическая). Вторая в момент отдыха батареи (экзотермическая). 

Pt(OH)2 + 2H+ + 2e-  Pt + 2H2O     1
Au+ - 2e-  Au3+     1
Pt(OH)2 + 2H+ + Au+  Pt + 2H2O + Au3+

 

Стандартная ЭДС реакции:
ΔEo = -0.421 В

Стандартное изменение энергии Гиббса:
ΔGo = 81.24 кДж
Реакция не может протекать самопроизвольно.

 

Au3+ + 2e-  Au+     1
Pt + 2H2O - 2e-  Pt(OH)2 + 2H+     1
Au3+ + Pt + 2H2O  Au+ + Pt(OH)2 + 2H+
 
Стандартная ЭДС реакции:
ΔEo = 0.421 В

Стандартное изменение энергии Гиббса:
ΔGo = -81.24 кДж
Реакция протекает самопроизвольно.

 

Ссылка на сообщение
2 часа назад, Анатолий Алтухов сказал:

Работа выхода электрона из золота 4,58 эВ. Работа выхода электрона из платины - 5,30 эВ.

Итого имеем контактную разность потенциалов этих благородных металлов 5,30-4,58= 0,72 В. Так как у платины работа выхода больше, то электроны из золота она потянет на себя. А значит патина будет катодом, а золото анодом.

Как раз таки платина тут будет анодом, потому что её потенциал, меньше, чем у золота. (Pt/Pt2+ = +1,2 В, Au/Au3+ = +1,5 В). Активность металлов (стандартный окислительно-восстановительный потенциал) определяется не только работой выхода электрона, но и рядом других факторов, таких как энергия сольватации иона, координационное число сольватной оболочки и другие. Да и элемент такой будет работать только на бумаге, ну или в очень агрессивном растворителе, типа конц HNO3 и тд, ведь даже с ЭДС 1,0 В вы не растворите платиновый анод. 

Ссылка на сообщение
10 часов назад, FixMe сказал:

Как раз таки платина тут будет анодом, потому что её потенциал, меньше, чем у золота. (Pt/Pt2+ = +1,2 В, Au/Au3+ = +1,5 В). Активность металлов (стандартный окислительно-восстановительный потенциал) определяется не только работой выхода электрона, но и рядом других факторов, таких как энергия сольватации иона, координационное число сольватной оболочки и другие. Да и элемент такой будет работать только на бумаге, ну или в очень агрессивном растворителе, типа конц HNO3 и тд, ведь даже с ЭДС 1,0 В вы не растворите платиновый анод. 

Платиновый электрод не будет растворяться, его поверхность будут окислять ионы золота Au3+, которые к нему диффундировали:

Au3+ + Pt + 2H2O  Au+ + Pt(OH)2 + 2H+

 

А уже когда элемент будет работать как батарея, то реакции будут идти в обратном направлении раздельно на каждом электроде уже за счет контактной разности потенциалов, пока не окислятся ионы золота и не восстановится платина:

На золоте: Au+ - 2e-  Au3+ 

На платине: Pt(OH)2 + 2H+ + 2e-  Pt + 2H2O

 

Ссылка на сообщение
10.04.2020 в 19:47, Анатолий Алтухов сказал:

Мнения разделились.

Есть книга Руководство к лабораторным работам по общей и неорганической химии, под ред. проф. Ф.Я. Кульба, Химия, 1976. В ней на странице 243 написано:

 

В щелочах цинк растворяется, образуя цинкат ион: Zn + 2 OH ↔ ZnO22– + H2↑.

 

Интересно, как реакция может быть равновесной, если водород уходит наверх? Далее на той же странице написаны реакции:

 

Zn + 4 OH – 2 e → [Zn(OH)4]2–  или  Zn + 4 OH – 2 e = ZnO22– + 2 H2O.

 

Эти данные говорят в пользу мнения от Paul_S, что окислившийся цинк будет плавать в виде аниона.

Ссылка на сообщение
50 минут назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Есть книга Руководство к лабораторным работам по общей и неорганической химии, под ред. проф. Ф.Я. Кульба, Химия, 1976. В ней на странице 243 написано:

 

В щелочах цинк растворяется, образуя цинкат ион: Zn + 2 OH ↔ ZnO22– + H2↑.

 

Интересно, как реакция может быть равновесной, если водород уходит наверх? Далее на той же странице написаны реакции:

 

Zn + 4 OH – 2 e → [Zn(OH)4]2–  или  Zn + 4 OH – 2 e = ZnO22– + 2 H2O.

 

Эти данные говорят в пользу мнения от Paul_S, что окислившийся цинк будет плавать в виде аниона.

Но весь ведь не сможет плавать, при какой-то концентрации он наверно станет выпадать в осадок.

Вопрос вот еще в чем, может ли марганец в виде катионов манганатов попадать к цинковому аноду и восстанавливаться на нем до диоксида марганца, а затем при повторной зарядке диоксид марганца восстанавливаться до металлического марганца?

Ссылка на сообщение

Все таки восстановление цинка при зарядке обычной "алкалиновой" батарейки происходит. Лично разбирал такую батарейку после нескольких циклов, работали в фонарике, заряжал малым током порядка десятков миллиампер несколько суток, контролировал по напряжению. Одна из трех последовательно работавших батареек (как на заряде, так и в фонарике) внезапно саморазрядилась за сутки-двое хранения. Цинковые дендриты проросли  и замкнули , при вскрытии батарейки их было видно невооружённым Г.

Ссылка на сообщение

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×
×
  • Создать...
Яндекс.Метрика