Miért vezeti a vizes NaCl az áramot?
On december 24, 2020 by adminTudna valaki magyarázatot adni arra, hogy a NaCl vizes oldata miért vezeti az áramot? Ezt nem kerestem a Google-on, de nem tudtam kielégítő választ kapni. Ennek megválaszolva van a Physics.SE webhelyen, de ez túl bonyolult. A tankönyvem nem válaszol a kérdésemre.
Megjegyzések
- Lényegében megértette ez azért van, mert disszociál, és a további kérdésed miért disszociál, ami – amint valaki más rámutatott – egy másik kérdés.
- Lásd a választ és a benne hivatkozott hivatkozást @M. Farooq: chemistry.stackexchange.com/a/118441/79678 .
Válasz
Eredeti kérdés:
Miért $ \ ce {NaCl} $ áramot vezet
Mivel a $ \ ce {NaCl} $ egy elektrolit. Ez azt jelenti, hogy oldatokat nyer.
Egyszerűen fogalmazva, a szilárd $ \ ce {NaCl} $ áll a $ \ ce {Na +} $ kationok és $ \ ce {Cl -} $ anionok merev kristályrácsba kötve. Amikor megolvad vagy vízben oldódik, a kristályrács megszakad. Az ionok már képesek mozogni. Hasonlóan a fémvezetékben lévő töltött részecskékhez (ebben az esetben az elektronokhoz), folyékony formában vagy vizes oldatban az ionok azok a töltött részecskék, amelyek mozoghatnak, lehetővé téve az oldat számára az elektromos áram vezetését.
fel kérdés:
Miért disszociál $ \ ce {NaCl} $ a vízben
A (meglehetősen túlegyszerűsített) válasz: hogy egy ionos vegyület disszociációját megkönnyítik az ion-dipól vonzódások a vegyület ionjai és a poláris vízmolekulák között. és az ionok a disszociációhoz. Az oldatban lévő töltött ionokat a vízmolekulák veszik körül és stabilizálják. (Dipólusok). molekulák.
Mivel elégedetlennek tűnik az eddig kapott válaszokkal, feltételezem, hogy teljes mértékben szeretné megérteni a disszociáció mechanizmusát. Sajnos ez meglehetősen összetett.
Van egy kiváló Ballard & Dellago cikk [1], amely elmagyarázza munkájukat a témában, de valószínűleg szükséged lesz rá. még egy kis fizikai kémiai / termodinamikai ismeret, hogy teljes mértékben megértsem azt.
Referencia
- Ballard, AJ & Dellago, C ” Az ionos disszociáció mechanizmusa felé a vízben, ” * J. Phys. Chem. * B 2012, 116, 45, 13490–13497 Megjelenés dátuma: 2012. október 19. https://doi.org/10.1021/jp309300b
Válasz
A NaCl elektrolit. Oldatban Na + és Cl- csoportokra disszociál. Amikor elektródákat tesz az oldatba, a kationok a katódhoz, az anionok pedig az anódhoz kerülnek. Ez a mozgás áramot termel, és ezért képesek a NaCl-oldatok áramot vezetni.
Megjegyzések
- Miért válik szét?
- Azt hiszem, ezt a választ némi kidolgozásra szorulják. Ez csak AC-vel működik? Ha nem, akkor mi történik a DC-vel, amikor az ionok nagy része már vándorolt?
- Egyenáramú árammal valószínűleg ‘ megkapja a víz elektrolízisét és a klorid lehetséges oxidációja (ami segít eltávolítani a negatív töltetet a pozitív elektródából).
- @Zhe egyetértett. Éppen arra próbáltam késztetni a pszotert, hogy pontosítsa válaszát az OP-ra.
Válasz
$ \ ce {NaCl} $ disszociál $ \ ce {Na +} $ és $ \ ce {Cl -} $ , amikor feloldódik vízben. A hidratálás stabilizálja a képződött ionokat. $ \ delta + $ töltés van a víz hidrogénjein és $ \ delta- $ az atomok töltésével. oxigén. Amikor a $ \ ce {NaCl} $ vízben oldódik, a hidrogének vonzódnak a $ \ ce {Cl-} $ ionok és oxigénatomok a $ \ ce {Na +} $ ionokhoz. Így a vízmolekulák körülveszik és elválasztják az ionokat.
Ezért a $ \ ce {NaCl} $ vizes oldatában pozitív és negatív ionok állnak rendelkezésre a szabad mozgáshoz (természetesen némi ellenállással) a közelben lévő más molekulák miatt).Potenciális különbség alkalmazásakor a pozitív ionok vonzódnak a negatív terminálhoz és fordítva. Így létrejön egy áram.
Megjegyzések
- @Abcd Tekintse meg ezt a videót a YouTube-on. link
- Nem hiszem, hogy a tényleges $ \ ce {OH -} $ ionokat vonzza a $ \ ce {Na +} $, mert a víz disszociációs állandója meglehetősen alacsony, $ pK_w = 14 $. Tehát nem hiszem, hogy
szerintem ingyenes $ H + $ és $ OH- $ ionok állnak rendelkezésre. Egy vízmolekula egészében egy meghatározott módon tájékozódik, és körülveszi az ionokat.
Válasz
$ \ ce {NaCl} $ erősen ionos vegyület. Teljesen ionizálódik és disszociál $ \ ce {Na +} $ és $ \ ce {Cl -} $ . A $ \ ce {Na +} $ és a $ \ ce {Cl -} $ egyaránt vízmolekulák veszik körül , $ \ ce {Na +} $ körül van $ \ ce {O} $ / $ \ ce {H2O} $ a $ \ ce {Na +} $ felé néz, hasonlóan pan class = “math- a “” $ \ ce {Cl -} $ tárolót $ \ ce {H2O} $ molekulák veszik körül $ \ ce {H} $ a $ \ ce {Cl -} $ felé néz. A pozitív és negatív ionok jelenléte elősegíti az elektromosság vezetését.
Amikor az elektródákat behelyezik és az áramot áthaladják ezeken az elektródákon, az ionok ellentétes irányú mozgása áramot hoz létre.
Áramlás után hosszú ideig (főleg egyenáram) csökken a $ \ ce {Cl -} $ ionok koncentrációja. A $ \ ce {OH -} $ koncentrációja fokozatosan növekszik, és verseny lesz a $ \ ce {Cl- } $ és $ \ ce {OH -} $ .
A $ elektrolízise \ ce {NaCl} $
Anód: $ \ ce {2 Cl- – > Cl2 + 2 e -} \ quad E = -1.36 \ \ mathrm V $
Katód: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0,83 \ \ mathrm V $
$ \ ce {NaOH} $
Anód: $ \ ce {4 OH- – > O2 + 2 H2O + 2 e -} \ quad E = -0,40 \ \ mathrm V $
Katód: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0,83 \ \ mathrm V $
Elegendő hosszú idő után lesz verseny legyen a $ \ c között e {Cl -} $ és $ \ ce {OH -} $ , hogy oxidálódjanak az anódon, míg a katódon csak egy lehetséges reakció lehetséges. Az anód reakciója a $ \ ce {Cl -} $ és $ \ ce {OH- koncentrációjától és csökkentési potenciáljától függ. } $ . Valójában a katódon a $ \ ce {Na +} $ csökkentésére is van lehetőség, de a csökkentési potenciál $ – 2,7 \ \ mathrm V $ , ami nehéz, mint a $ \ ce {H2O} $ , ezért a katódon csak egy reakció megy végbe.
Vélemény, hozzászólás?