Как переносятся электроны в растворе при электролизе? Опции

[iiv]

Добрый день,

гуглил, читал википедию, но так толком ничего не понял. Хочется понять, что происходит с электрическим зарядом и молекулами, когда через жидкость пропускается (пусть постоянный) ток. Пусть жидкость полярная, вода или какой-нибудь, например, спирт. В ней пусть есть какая-нибудь полярная органика, типа уксусной кислоты, или каких-нибудь аминов, или даже аминокислот. Пусть электроды платиновые или вольфрамовые, или еще какие, но мы их в этом процекссе не рассматриваем. Вот приложили разность потенциалов, сопротивление у такого раствора будет существенно выше проводника, но и меньше, чем у диэлектрика, то есть милиамперы тока на кв мм при желании создать можно.

Пусть также массоперенос мы не рассматриваем и считаем, что ток на столько маленький, что химическими реакциями можно пренебречь.

Скажите, пожалуйста, как по такому раствору электроны переносятся? Правильно ли я понимаю, что молекулы в растворе ионизируются, и вначале "-" переносится на положительный ион, тот или реагирует с окружающим миром, или передает свой заряд дальше? Или как? Тыкните меня носом в популярно написанную литературу об этом, или пожалуйста, понятно расскажите? А то сильно любопытство гложет...

Спасибо!

ИИВ

[Alexashka]

Может ошибаюсь, но мне кажется, что если движения ионов нет (первоначальный момент после подачи напряжения, или переменный ток с большой частотой подали), то раствор можно рассматривать как полярный диэлектрик, т.е будет только вращение молекул находящихся в растворе. ПРоцессы при этом будут идти аналогично например процессам в керамическом кондесаторе. Свободных электронов там к сожалению нет практически.

[iiv]

ПРоцессы при этом будут идти аналогично например процессам в керамическом кондесаторе. Свободных электронов там к сожалению нет практически.

я тоже так думал в начале об этом, но есть две существенные причины считать, что это не верно -

1. проводимость раствора не равна нулю с самого первого момента, по крайней мере ресколько водных растворов и растворов ацетонитрила я уже проверил, и измерял их проводимость от времени, она не нулю равна даже в первые 300нс (точнее измерить не получилось). Хотя проводимость существенно повышается за первые несколько секунд, думаю, что по причине как раз массопереноса.

2. Еще одна причина почему там по идее должны быть свободные электроны в следующем. Если провезти электролиз какого-то объема жидкости за определенный промежуток времени, то выделившиеся газы (то есть энергия работы электролизера) несравненно меньше, чем энергия, потраченная в виде мощности, проходящей через раствор. Для раствора соляной кислоты это отношение у меня составило около 7 раз, для уксусной - около 13 раз. Понятно остальное рассеялось в виде тепла, но тепло-то как раз характеризует то, что в растворе имеется обычное сопротивление, и, какой-то перенос электронов. Или?

[Alexashka]

1) 300нс. А какое время необходимо, чтобы ионы в растворе находящиеся в непосредственном контакте с электродом отдали ему свой электрон (получили электрон с электрода)? Расстояния там субнанометровые, так что вполне может, имхо. Далее, расстояние между молекулами сопоставимы с размерами молекул (ангстремы), поэтому тут же подплывут новые ионы - и процесс пошел.
2) А что есть обычное сопротивление?
Движение молекул с попутным сталкиванием их между собой это не есть ли обычное сопротивление. По идее для электролиза достаточно разности потенциалов, необходимой лишь для протекания реакции (доли вольта или порядка одного вольта), но обычно чтобы увеличить ток подают напряжение в несколько вольт. Вот отсюда и нагрев, т.к всё остальное уйдет в тряску при соударение молекул, что и есть по сути тепло.
А электроны (свободные) там не могут существовать в силу квантовых ограничений, ну не шарики это

[iiv]

А электроны (свободные) там не могут существовать в силу квантовых ограничений, ну не шарики это

конечно не могут, только вот почему бы не предположить, что электрон размазался по иону, сольватированном растворителем, то есть, например, есть там ион Н+, но сольватированный водой, то есть реально это уже даже не Н3О+, а что-то типа Н9О4+ и в эту конструкцию попал свободный электрон с электрода, размазался, а потом передался на следующую такую-же Н9О4+ конструкцию? На вскидку, конструкция должна быть достаточно устойчивой (я имею ввиду Н9О4, которая зарядилась электроном) и может существовать какие-то наносекунды до тех пор, пока не передаст электрон дальше, а при большой концентрации оных и при соударении на себе подобную, развалиться на водород и воду, но так как концентрация таких Н9О4 высока в районе электрода, то и водород только там и выделяется. По самому раствору эта конструкция только появилась и сразу исчезла.

С другой стороны, 1А тока (я часто именно с такими порядками имел дело) при переносе на ионах соляной кислоты потребует переноса около 1е-6 моля ионов, то есть 36 микрограмм, что в общем-то можно и вообразить, и, возможно там никаких конструкций, как я написал выше и не образуется... Короче запутался...