Domanda:
Perché gli elettroni non si muovono attraverso l'elettrolita (invece del circuito) in una cella galvanica?
Xman
2012-11-28 22:12:33 UTC
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Stavo imparando a conoscere le celle galvaniche e avevo un problema a capire perché gli elettroni non viaggiano attraverso le soluzioni elettrolitiche stesse, preferendo invece viaggiare attraverso i metalli. Gli elettroni possono viaggiare attraverso una soluzione elettrolitica?

Immagina una cella galvanica, senza il cablaggio tra i due elettrodi e invece abbiamo solo il ponte salino. Gli elettroni (sebbene sia molto sfavorevole che accada) non viaggeranno attraverso il ponte di sale e le soluzioni? In altri termini avverrà la trasformazione degli elettrodi?

Cinque risposte:
#1
+12
permeakra
2012-11-29 01:30:35 UTC
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Non in acqua. L'elettrone libero nell'acqua è davvero sfavorevole, quindi nessuna concentrazione significativa di essi può essere generata chimicamente e riduce quasi immediatamente l'acqua stessa in idrogeno (ma ho sentito voci sulla generazione di elettroni solvatati in acqua in un esperimento molto speciale con una breve emivita)

Nel $ \ ce {NH_3} $ liquido, tuttavia, possono verificarsi elettroni solvatati, quindi l'autoscarica delle celle galvaniche con elettrolita a base $ \ ce {NH_3} $ può verificarsi attraverso il viaggio degli elettroni attraverso l'elettrolita .

Ma abbiamo ioni nell'acqua. Quindi l'acqua non può fungere da conduttore in questo caso?
#2
+5
retriever123
2019-03-27 22:01:23 UTC
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Stai mettendo in dubbio la disconnessione intuitiva causata dalla maggior parte dei disegni delle celle galvaniche che sembrano presumere che la soluzione elettrolitica nel ponte salino non conduca elettricità, quindi indaghiamo.

Immagina uno Zn / Cu $ ^ {2 +} $ cella con elettrodi a 5 cm di distanza in una soluzione di NaCl al 3,5% con un tubo (1 cm $ ^ 2 $ sezione trasversale) della soluzione come ponte di sale per il bilanciamento della carica.

La resistenza elettrica (R = $ \ rho $ l / A) della nostra soluzione NaCl 0,05 mx 1 cm $ ^ 2 $ salt bridge è:

$$ \ frac {0,2 \ ohms * m} {} * \ frac {0,05 \ * m \ (lunghezza)} {10 ^ {- 4} m ^ 2 \ (sezione trasversale \ area)} = 100 \ ohm $$

Considerando l'EMF previsto di 1,1 Volt per questa cella, la corrente prevista ( $ I = V / R $ ) attraverso il ponte di sale è: $ 1,1 V / 100 \ ohms \ = 0,011 \ amps $ s pan>

Questa corrente può essere trascurabile nel disegno di una cella galvanica rispetto alla corrente attraverso un filo o un carico a bassa resistenza. Tuttavia, questo renderebbe una batteria terribile per gli scopi più comuni poiché una tipica batteria AA (3000 mAh) si esaurirebbe completamente in meno di 2 settimane se fosse effettivamente trapelata a questo ritmo!

Sembra quindi la tua intuizione è fondamentalmente giusto ... finché non si capisce cosa tralasciano i modelli. Nei progetti di batterie alcaline reali, il catodo, l'elettrolita e l'anodo sono inseriti a sandwich molto strettamente con una superficie molto ampia, producendo un'eccellente conduttività attraverso l'elettrolita (e quindi una resistenza molto bassa). Tuttavia, questi strati sono separati da una membrana che lascia passare gli ioni ma ha un'elevatissima resistenza alla corrente elettrica.

Fonti: https://www. Thoughtco.com/table-of-electrical -resistivity-conducivity-608499 (resistenza all'acqua di mare) https://en.wikipedia.org/wiki/Alkaline_battery (design della batteria alcalina)

#3
+3
user7698
2014-09-04 18:50:48 UTC
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Gli elettroni non possono sopravvivere in uno stato acquoso. Essendo una particella subatomica carica, gli elettroni devono stare vicini ai protoni che si trovano al centro dell'atomo. Quindi, l'elettronico si sposta da un atomo all'altro che sono strettamente imballati, ciò che abbiamo in un solido.

#4
+3
user38064
2016-11-30 03:31:59 UTC
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Gli elettroni possono viaggiare attraverso la soluzione elettrolitica, tuttavia gli elettroni percorrono il percorso con la resistenza più bassa, la soluzione ha una resistenza relativamente maggiore rispetto al circuito esterno. Quindi l'elettrone prende il percorso del circuito esterno.

#5
+1
Qubit1028
2016-05-25 02:04:44 UTC
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Forse pensaci solo come gli elettroni che attraversano l'elettrolita sugli atomi relativamente giganti e mobili che costituiscono gli ioni nella soluzione. Se davvero volessi costringere quegli elettroni a viaggiare da soli attraverso l'elettrolita, dovresti aumentare la tensione alla grande. Sarebbero necessarie migliaia di volt per fornire agli elettroni energia sufficiente per strappare l'elettrolita (cioè rottura dielettrica).

Un altro modo per far fluire l'elettricità attraverso un elettrolita, sebbene non ancora elettroni, è imporre una corrente alternata attraverso una cella. A una frequenza sufficientemente alta (di solito nell'intervallo kHz) la corrente può cortocircuitare la capacità di ciascun elettrodo. Questo è in genere il modo in cui vengono effettuate le misurazioni della conducibilità sui liquidi.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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