Pytanie:
Jak działa przewodnictwo dla jonów nieredoksowanych?
ManishEarth
2012-05-06 21:10:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Powiązane (bardzo podobne, ale tutaj chcę mechanizm) https://physics.stackexchange.com/q/21827/7433

Zgodnie z prawem Kohlrauscha, wszystkie jony wpływają na przewodnictwo elektrolitu.

Teraz, jak rozumiem, mechanizm przewodzenia w elektrolicie jest następujący:

  • Jony migrują w roztworze
  • Jony te są redukowane lub utleniane na elektrodach i przekształcane w elektrony
  • Elektrony te przemieszczają się dalej wzdłuż przewodu, prowadząc do utrzymane przewodnictwo / prąd

Ale ten mechanizm nie działa dla jonów, które nie ulegają redoks - ruch jonów w roztworze nie może być przetłumaczony na ruch elektronów w przewodzie, a tym samym wydaje mi się, że przewodnictwo nie powinno wzrosnąć.

Ale jony takie jak $ \ ce {NO3 -} $ mają porównywalne $ \ lambda $ (przewodnictwo jonowe molowe) - - więc eksperymentalnie zwiększają przewodnictwo.

Jaki jest mechanizm przewodzenia przez te jony?

Termodynamicznie dwutlenek azotu jest bardziej dostępny z azotanów niż woda z tlenu ditlenowego. Myślę, że wiele mierników przewodnictwa wykorzystuje potencjał, który umożliwiłby taką chemię. To odrębna kwestia niż współzależność dryftów jonowych. Jeśli chcesz, mogę porozmawiać o tym drugim.
@Chris mógłbyś, ale to uzależniłoby $ \ lambda _ {\ ce {NO2}} $ od potencjału, prawda?
Jak eksperymentalnie określić przewodnictwo? Co fizycznie dzieje się podczas tego pomiaru?
@Chris: Uruchom prąd, zmierz napięcie / prąd, użyj $ V = IR $, użyj wymiarów ogniwa, aby uzyskać przewodnictwo z przewodnictwa
Dobrze. Roztwór 0,5 $ \ mu $ mola kwasu octowego będzie wymagał spadku potencjału o ~ 4 V na elektrodach, aby uzyskać 20 $ \ mu $ A. Jeszcze mniejsze stężenie spowoduje jeszcze mniejszy prąd przy tym potencjale, co wymaga jeszcze większej czułości / droższego sprzętu.
Chodzi o to, że prąd jest zbyt niski dla jakiejkolwiek znaczącej elektrolizy. Sytuacja dla twojego azotanu będzie prawdopodobnie taka sama, w zależności od dokładnej konfiguracji. Istnieją sytuacje, w których gatunek nie musi uczestniczyć w żadnej reakcji redoks i nadal może zmieniać przewodnictwo. To jest inne niż twój przypadek azotanu (założę się).
@Chris: `Są sytuacje, w których gatunek nie musi uczestniczyć w żadnej reakcji redoks i nadal może zmieniać przewodnictwo. `` Jak to możliwe? Właśnie tego szukam.
Mierniki przewodności działają na AC! Używane są częstotliwości od około 40 do 100 kHz. Wszystkie reakcje elektrod zatrzymują się przy około 20 do 40 Hz. .
Jeden odpowiedź:
#1
+13
Chris
2012-05-07 22:27:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Może to wynikać z interakcji jon-jon wywołanych przez pola kulombowskie.

Właściwe wyjaśnienie jest zakorzenione w zjawisku transportu. Niestety chemików w dużej mierze tego nie uczono, ale inżynierowie chemicy mają taką możliwość.

W standardowych warunkach jony w roztworze przechodzą przypadkowy spacer podczas dyfuzji. Skutkuje to brakiem ruchu netto naszych jonów przez pewien okres czasu. Taki układ zaburzony przez przyłożone pole elektryczne spowoduje preferencyjny ruch jonów w jednym kierunku, mówimy, że jony będą dryfować. Mówimy, że mają prędkość dryfu. Na prędkości te wpływa szereg parametrów, ponieważ nadal istnieje ciągła kolizja, ale możemy powiedzieć, że ruchy będą nierówne dla jonów o nierównych rozmiarach.

Różne ruchliwości oznaczają, że tworzą się gradienty stężenia i oddzielają się ładunki . Zwykle używamy pola elektroobojętności jako rozsądnego przybliżenia, aby umożliwić analityczne rozwiązania różnych równań. To pole zależy od wszystkich obecnych strumieni jonowych i jako takie będzie miało wpływ na całkowity mierzalny prąd.

Wynik jest prosty: wprowadzenie dowolnego jonu spowoduje zaburzenie pola, które wszystkie jony napotykają w roztworze .

Ale jak to się przekłada na elektrony w przewodzie? A może jon „przyciąga i utrzymuje” elektron w miejscu (w zasadzie siła Coulomba przenosi dodatkowe elektrony na elektrodę jako efekt jednorazowy?) Zjawisko przenoszenia brzmi interesująco, dziękuję za resztę!
Och, rozumiem ... Mówisz, że jony nonredox wpływają na pole i tym samym poprawiają ruchliwość -> przewodnictwo.
To jest dobra odpowiedź (przegłosowana!), Ale jest bardzo „skoncentrowana na atomach”, a nie na „polach”. Może to sprawa chemika kontra fizyka czy coś takiego. W każdym razie jony dyfundujące pod wpływem pól elektrycznych są regulowane przez [równanie Nernsta-Plancka] (http://en.wikipedia.org/wiki/Nernst%E2%80%93Planck_equation). Odnosi się to do każdego jonu, niezależnie od tego, czy bierze udział w reakcjach chemicznych na powierzchniach elektrod. Pola elektryczne, które emanują z elektrod ogniwa elektrochemicznego, wpływają na zachowanie każdej naładowanej cząstki (tj. Jonu) znajdującej się w pobliżu.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...