Анод/катод, pH, что-то не понимаю...

[Heike]

Цитирую из одной статьи в Дзене:

"По большому счету картофелина исполняет роль контейнера для электролита (кислотно-солевой раствор), который содержится в ней. Втыкая два электрода (медный и цинковый (или стальной)), мы запускаем окислительно - восстановительную реакцию на поверхности анода (где формируется кислая среда) в результате которой:

На аноде (цинк-восстановитель) происходит процесс выделения свободных электронов, а на катоде (медь-окислитель) происходит процесс поглощения свободных электронов."

Непонятным для меня осталось следующее: как анод может "выделять" электроны, если окислителю положено их поглощать? А как катод может поглощать? Или я туплю, или тупонул автор статьи, я просто новичок в этой науке и пока неуверен в себе чтобы делать чёткие выводы. Таки цинк это анод или катод?

Далее, цитирую из двух Википедий (одна русская, другая английская с переводом):

"Водоро́дный показа́тель — мера кислотности водных растворов. Является способом выражения активности катионов водорода в растворах.

В химии показатель pH также называется кислотностью или щелочностью и исторически означает "потенциал водорода" (или "сила водорода"). Кислотные растворы (растворы с более высокой концентрацией водорода (H+) ионов) имеют более низкие значения pH, чем основные или щелочные растворы."

Итак, я не понял вот чего: если водородный показатель - это способ выражения активности катионов водорода (H+), и растворы с более высокой концентрацией H+ имеют кислую среду, то почему по шкале от 0 до 14 концентрация катионов водорода определяется нижними числами, а не верхними? Больше число - больше концентрации, разве нет? Мы ведь говорим о pH, а не о pOH, верно? Значит если в водном растворе высока концентрация катионов водорода (водород силён), то показатель водорода этого раствора должен быть выше (больше числом) нейтрального значения. Не в химическом смысле, а в логическом, математическом, числовом. Короче я не пытаюсь изменить эту часть науки, формулу, мне лишь непонятна логика того, почему силу концентрации выражают меньшим числом, а не большим. Я ошибся или эта странность имеет место быть?

Заранее благодарю за ответы!

[grau]

В 02.06.2025 в 02:37, Heike сказал:

Далее, цитирую из двух Википедий (одна русская, другая английская с переводом):

"Водоро́дный показа́тель — мера кислотности водных растворов. Является способом выражения активности катионов водорода в растворах.

В химии показатель pH также называется кислотностью или щелочностью и исторически означает "потенциал водорода" (или "сила водорода"). Кислотные растворы (растворы с более высокой концентрацией водорода (H+) ионов) имеют более низкие значения pH, чем основные или щелочные растворы."

Итак, я не понял вот чего: если водородный показатель - это способ выражения активности катионов водорода (H+), и растворы с более высокой концентрацией H+ имеют кислую среду, то почему по шкале от 0 до 14 концентрация катионов водорода определяется нижними числами, а не верхними? Больше число - больше концентрации, разве нет? Мы ведь говорим о pH, а не о pOH, верно? Значит если в водном растворе высока концентрация катионов водорода (водород силён), то показатель водорода этого раствора должен быть выше (больше числом) нейтрального значения. Не в химическом смысле, а в логическом, математическом, числовом. Короче я не пытаюсь изменить эту часть науки, формулу, мне лишь непонятна логика того, почему силу концентрации выражают меньшим числом, а не большим. Я ошибся или эта странность имеет место быть?

 

Вы недостаточно хорошо усвоили формулировку показателя pH. Либо не в ладах с математикой.

 

Показатель pH - это логарифм активности ионов H⁺ в растворе, взятый с обратным знаком. Как известно, логарифм - это показатель степени. В данном определении используется десятичный логарифм, то есть основанием для степени является число 10. Для практических расчётов, не требующих особой точности, вместо активности ионов H⁺ берут их молярную концентрацию, которая записывается как [H⁺] и выражается в моль/л. Таким образом, формула имеет следующий вид:

 

pH = -lg[H⁺]

 

Для примера сравним два раствора с pH=4 и pH=10, подставив эти значения в формулу:

 

-lg[H⁺] = 4 ==> [H⁺] = 10^-4 (моль/л)
-lg[H⁺] = 10 ==> [H⁺] = 10^-10 (моль/л)

 

Таким образом, концентрация ионов водорода в растворе с pH=10 в миллион раз меньше, чем в растворе с pH=4.

 

Иногда при расчётах используется показатель pOH. Его формулировка аналогична pH, только вместо концентрации ионов водорода рассматривается концентрация ионов гидроксила:

 

pOH = -lg[OH^-]

 

Эти два показателя связаны между собой соотношением pH + pOH = 14, из которого следует, что

 

pH = 14 - pOH
pOH = 14 - pH

 

Легко вычислить, что два упомянутых раствора будут иметь показатели pOH=10 и pOH=4 соответственно. Таким образом, чем ниже значение pH, тем раствор более кислый. Аналогично, чем ниже значение pOH, тем раствор более щелочной. Для нейтрального раствора pH = pOH = 7

[Loiso Pondohva]

В 01.06.2025 в 23:37, Heike сказал:

По большому счету картофелина исполняет роль контейнера для электролита (кислотно-солевой раствор), который содержится в ней. Втыкая два электрода (медный и цинковый (или стальной)), мы запускаем окислительно - восстановительную реакцию на поверхности анода (где формируется кислая среда) в результате которой:

На аноде (цинк-восстановитель) происходит процесс выделения свободных электронов, а на катоде (медь-окислитель) происходит процесс поглощения свободных электронов."

Непонятным для меня осталось следующее: как анод может "выделять" электроны, если окислителю положено их поглощать? А как катод может поглощать? Или я туплю, или тупонул автор статьи, я просто новичок в этой науке и пока неуверен в себе чтобы делать чёткие выводы. Таки цинк это анод или катод?

Цинк это анод, и на нём происходит Zn→Zn2⁺+2e− , цинк отдаёт свои электроды. Сам по себе цинк - восстановитель(химически), который сам в процессе окисляется и "продукцирует" электроны.
На медном же конце происходит 2H+2e−→H2↑ - это катод куда электроны падают. Медь не восстанавливается сама, она восстанавливает водород.

Анод всегда - то место, где происходит окисление вещества (и, соответственно, отдача электронов), а катод - то место, где идёт восстановление (приём электронов).

В картофельной батарейке электроны выходят из цинка (анод) → идут по цепи к меди (катод).

 

[Электро-химик]

Анод - электрод, на котором всегда идёт окисление, а катод - восстановление.

Если это электролитическая ячейка, то анод положителен (+), если гальваническая, то - отрицателен (-).