Vraag:
Hoe werkt geleidbaarheid voor niet-redoxed ionen?
ManishEarth
2012-05-06 21:10:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Gerelateerd (vergelijkbaar, maar hier wil ik een mechanisme) https://physics.stackexchange.com/q/21827/7433

Volgens de wet van Kohlrausch dragen alle ionen bij aan de geleidbaarheid van een elektrolyt.

Nu, zoals ik het begrijp, is het geleidingsmechanisme in een elektrolyt als volgt:

  • Ionen migreren in oplossing
  • Deze ionen worden gereduceerd of geoxideerd bij de elektroden en omgezet in elektronen
  • Deze elektronen gaan door de draad, wat leidt tot een verhoogde / gehandhaafd geleidbaarheid / stroom

Maar dit mechanisme werkt niet voor ionen die niet worden redoxed - beweging van ionen in de oplossing kan niet worden vertaald in beweging van elektronen in de draad en dus het lijkt (mij) dat de geleidbaarheid niet zou moeten toenemen.

Maar ionen zoals $ \ ce {NO3 -} $ hebben een vergelijkbare $ \ lambda $ (ionische molaire geleidbaarheid) - -zodat ze experimenteel de geleidbaarheid verhogen.

Wat is het mechanisme voor geleiding via deze ionen?

Thermodynamisch stikstofdioxide is beter toegankelijk uit nitraat dan water uit dizuurstof. Ik denk dat veel geleidbaarheidsmeters een potentieel toepassen dat deze chemie mogelijk zou maken. Dit is een andere kwestie dan de onderlinge afhankelijkheid van ionische driften. Als je wilt, kan ik over het laatste praten.
@Chris zou je kunnen, maar dat zou $ \ lambda _ {\ ce {NO2}} $ afhankelijk maken van het potentieel, nietwaar?
Experimenteel, hoe bepaal je de geleidbaarheid? Wat gebeurt er fysiek tijdens deze meting?
@Chris: Voer stroom uit, meet spanning / stroom, gebruik $ V = IR $, gebruik de afmetingen van de cel om geleidbaarheid uit geleiding te halen
Rechtsaf. Een oplossing van 0,5 $ \ mu $ mol azijnzuur vereist ~ 4 V potentiaalverlaging over de elektroden om 20 $ \ mu $ A te geven. Een nog kleinere concentratie zal resulteren in een nog kleinere stroom bij dat potentieel, waardoor een nog grotere gevoeligheid / duurdere hardware nodig is.
Het punt is dat de stroom te laag is voor enige merkbare elektrolyse. De situatie voor uw nitraat zal waarschijnlijk hetzelfde zijn, afhankelijk van de exacte opstelling. Er zijn situaties waarin de soort niet hoeft deel te nemen aan een redoxreactie en toch de geleidbaarheid kan veranderen. Dat is anders dan uw nitraatgeval (ik ga wedden).
@Chris: `Er zijn situaties waarin de soort niet hoeft deel te nemen aan een redoxreactie en toch de geleidbaarheid kan veranderen. 'Hoe is dat mogelijk? Dat is precies wat ik zoek.
Geleidbaarheidsmeters werken op AC! Er worden frequenties van ongeveer 40 tot 100 kHz gebruikt. Alle elektrodereacties stoppen bij ongeveer 20 tot 40 Hz. .
Een antwoord:
#1
+13
Chris
2012-05-07 22:27:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dit kan het gevolg zijn van ion-ion-interacties veroorzaakt door Coulombische velden.

Een juiste verklaring is geworteld in transportverschijnselen. Helaas wordt chemici dit grotendeels niet geleerd, maar chemisch ingenieurs krijgen wel de kans.

Onder standaardomstandigheden zullen ionen in een oplossing een willekeurige wandeling maken tijdens diffusie. Dit resulteert in geen netto beweging van onze ionen gedurende een bepaalde tijdspanne. Zo'n systeem verstoord door een aangelegd elektrisch veld zal ervoor zorgen dat ionen bij voorkeur in één richting bewegen, we zeggen dat de ionen zullen afdrijven. We zeggen dat ze een driftsnelheid hebben. Deze snelheden worden beïnvloed door een aantal parameters, aangezien er nog steeds een voortdurende botsing is, maar we kunnen wel zeggen dat de mobiliteit ongelijk zal zijn voor ionen van ongelijke grootte.

Verschillende mobiliteiten betekenen ook de vorming van concentratiegradiënten en ladingsscheiding . Meestal gebruiken we een elektroneutraliteitsveld als een redelijke benadering om analytische oplossingen voor verschillende vergelijkingen mogelijk te maken. Dit veld is afhankelijk van alle aanwezige ionfluxen en zal als zodanig de totale meetbare stroom beïnvloeden.

Het resultaat is eenvoudig: de introductie van een ion zal een verstoring in het veld veroorzaken die alle ionen in oplossing tegenkomen .

Maar hoe vertaalt zich dit naar elektronen in de draad? Of "trekt en houdt" het ion het elektron op zijn plaats (in feite brengt de Coulomb-kracht wat extra elektronen naar de elektrode als een eenmalig effect?) Overdrachtsfenomenen klinken interessant, bedankt voor de rest!
Oh ik begrijp het .. Je zegt dat de niet-redoxionen het veld beïnvloeden en dus de mobiliteit verbeteren -> geleiding.
Dit is een goed antwoord (geapprecieerd!) Maar is erg "atoomgericht" in plaats van "veldgericht". Misschien is het een scheikundige versus natuurkundige ding of zoiets. Hoe dan ook, ionen die diffunderen onder invloed van elektrische velden worden beheerst door de [Nernst-Planck-vergelijking] (http://en.wikipedia.org/wiki/Nernst%E2%80%93Planck_equation). Dit geldt voor elk ion, of ze nu wel of niet deelnemen aan chemische reacties op elektrode-oppervlakken. Elektrische velden die afkomstig zijn van de elektroden van een elektrochemische cel, beïnvloeden het gedrag van elk geladen deeltje (d.w.z. ion) dat zich in de buurt bevindt.


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...