Электролиз переменным током

[dsn]

Сам я в химии специалист никакой (сильно не пинайте), но тут возник простой вопросик:

 

Собственно есть водный раствор NaOH, ~100г/литр. (реально в нем есть еще кое-что, но прочих ионов мало и подвижность их невысока)

Как я понимаю pOH=-0.4, pH=14.4. Электроды - углерод.

 

Если через электролит пропускать постоянный ток j~1 A/cm^2, то на электродах начнется газообразование. Как я понимаю, на катоде восстановится ион Na+, дальше атом Na сразу вступит в реакцию с H2O. Как результат от поверхности катода должны в электролит идти ионы OH- и газообразный H2 ? На аноде видимо окисляется OH-, и идет выделение H2O и газообразного кислорода ?

 

А почему газообразования не происходит при переменном токе j~1 A/cm^2 с частотой в 50Hz ? - частота не безумная ??

[Vova]

Видимо кислород, что выделяется на аноде сорбируется углем, а когда анод превращается в катод сорбированный кислород опять переходит а Н2О. Аналогично и с водородом.

У меня при эл-зе HCl с родиевыми электродами (50 Гц, 10-15В, до 20А, гдето 20 см2 площадь эл-в) газ выделялся, а электроды растворялись.

[dsn]

Видимо кислород, что выделяется на аноде сорбируется углем, а когда анод превращается в катод сорбированный кислород опять переходит а Н2О. Аналогично и с водородом.

Я только плохо понимаю, кислород и водород они же наверно молекуляные. В этом смысле поверхность - это буфер и ничего более. Адсорбция или десорбция, а пузырьки казалось бы должны идти (а их нет) как и в случае постоянного тока. Единственная разница имхо в том, что теперь это должна быть смесь газов. Ну, не могут же эти газы реагировать при комнатной температуре.

[OsMoS]

Видимо кислород, что выделяется на аноде сорбируется углем, а когда анод превращается в катод сорбированный кислород опять переходит а Н2О. Аналогично и с водородом.

У меня при эл-зе HCl с родиевыми электродами (50 Гц, 10-15В, до 20А, гдето 20 см2 площадь эл-в) газ выделялся, а электроды растворялись.

 

Ничего там не сорбируется. Реакции Окисления-востановления просто не успевают проискодить. Катод с анодом постоянно меняются.

Соответственно процессы окисления и восстановления на них тоже будут меняться. Реакции происходящие на электродах становятся обратимыми.

И в результате не происходит ни выделения кислорода ни водорода. Ионы что в растворе начинают перемещаться то к одному то к другому электроду при этом не

разряжаются ни на одном из них.

[dsn]

.. Реакции Окисления-востановления просто не успевают проискодить... Реакции происходящие на электродах становятся обратимыми.

И в результате не происходит ни выделения кислорода ни водорода.

Вот я не понимаю как они обратимы. За пол периода т.е. 0,01 sec и при токе 1 A/cm^2 на катод прийдут Na+ (или уйдут OH-) в кол-ве 1e-7 mol/cm^2. Вдвое меньше молекулярного в-ва H2 должно уйти в раствор или в/на поверхность. И как потом H2 или O2 будут в обратных реакциях участвовать, ну не сгорают же они ?? Или тут по каким-то причинам принципиально важно образование макроскопического пузыря газа?

 

И при какой частоте тока реакции реально становятся обратимыми? 50Hz - обратима, а 0,1Hz - нет (числа наугад)?

[OsMoS]

Вот я не понимаю как они обратимы. За пол периода т.е. 0,01 sec и при токе 1 A/cm^2 на катод прийдут Na+ (или уйдут OH-) в кол-ве 1e-7 mol/cm^2. Вдвое меньше молекулярного в-ва H2 должно уйти в раствор или в/на поверхность. И как потом H2 или O2 будут в обратных реакциях участвовать, ну не сгорают же они ?? Или тут по каким-то причинам принципиально важно образование макроскопического пузыря газа?

 

И при какой частоте тока реакции реально становятся обратимыми? 50Hz - обратима, а 0,1Hz - нет (числа наугад)?

 

Ты не понял(а) принципа. Реакция здесь совсем не пойдет. Представь себя как ты бегаешь от стены ко стене не успевая добежать ни до той ни до другоя. Так ведут себя в растворе большинство ионов. И не забывай, что при электролизе элементы образуются сначала в ионном или атомарном виде.

Учти, что в растворе действуют еще электрофоретический и релаксационный эффекты. И представь протон присоединил один электрон, катод и анод сменились местами, атом водорода сразу же отдаст электрон обратно в цепь. Так же и для кисророда. При большой силе тока образуется сразу очень много атомов например того же водорода, то они могут и не успеть отдать электроны обратно при смене полюсов. Поэтому при большой силе тока возможно выделение газов. Но Не забывай что электролиз с напряжением больше 6 вольт не рекомендуют проводить. Его хотя используют для получения порошкообразных металлов.

[dsn]

Реакция здесь совсем не пойдет. Представь себя как ты бегаешь от стены ко стене не успевая добежать ни до той ни до другоя. Так ведут себя в растворе большинство ионов.

Да плевать на большенство ионов. Конечно ионы дергаются по 50 раз в секунду то к одному электроду то к другому, и проходят 10^-4 или 10^-5 cm. Но ионы которые возле самого электрода обязаны переносить электрический ток. Этот ток должен быть током проводимости. Из простых соображений я могу показать, что он не может быть током смещения а-ля емкостной газовый разряд. Кроме того электролит активно перемешивается и на этом фоне электрофорез и т.п. - поправки имхо не имеющие смысла.

 

И представь протон присоединил один электрон, катод и анод сменились местами, атом водорода сразу же отдаст электрон обратно в цепь. Так же и для кисророда. При большой силе тока образуется сразу очень много атомов например того же водорода, то они могут и не успеть отдать электроны обратно при смене полюсов. Поэтому при большой силе тока возможно выделение газов.

Сильно сомневаюсь, что атом водорода (13.6 eV) так легко ионизуется, отдавая электрон в цепь.

 

Но Не забывай что электролиз с напряжением больше 6 вольт не рекомендуют проводить. Его хотя используют для получения порошкообразных металлов.

Меня электролиз не очень-то и интересует. Реально надо создать поле в растворе, а в нем кроме нужного объекта есть еще и Na+, OH-

[Vova]

Ничего там не сорбируется. Реакции Окисления-востановления просто не успевают проискодить. Катод с анодом постоянно меняются.

Соответственно процессы окисления и восстановления на них тоже будут меняться. Реакции происходящие на электродах становятся обратимыми.

Электорлиз с переменным током - широкоизвесный факт. Он даже нашел применение для перевода в рас-р ряда инертных металлов.

 

Попробуйте железные (медные) электроды. Попродуйте уменшить межэлектродное растояние (берегитесь КЗ).

[s324]

газ должен выделятся!

кто ж в детстве не проводил электролиз от сети!

может у вас там сопротивление большое? какая площадь электродов и какое растояние между ними?

[dsn]

газ должен выделятся!

кто ж в детстве не проводил электролиз от сети!

может у вас там сопротивление большое? какая площадь электродов и какое растояние между ними?

Сам я опыт не ставлю, поэтому и сопротивления не знаю. Да и какая разница - ток ведь известен. Электроды порядка пары cm^2, симметрия полная. Электрическая мощность вкладываемая в электролит порядка нескольких W, электроды на расстоянии в несколько сантиметров.

 

Меня убивает то, что при постоянном токе есть газ в виде пузырьков, а при таком же токе в 50Hz нет. Я вообще правильно приэлектродную химию интерпретирую?? Восстановленный натрий ведь сразу с водой прореагирует и даст атомарный водород. Дальше я смотрю, что этот водород за счет диффузии и за пол периода уйдет от электрода на расстояние sqrt(коэф. диффузии*пол периода)~1e-4cm. Таким образом в приэлектродной области должно быть не меньше 1e20 - 1e21cm^-3 атомов водорода. Атомы водорода, как я понимаю, обязаны превратиться в молекулярный водород или есть еще какая нибудь химия?