Domanda:
Come funziona la conduttività per gli ioni non redox?
ManishEarth
2012-05-06 21:10:24 UTC
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Correlati (molto simili, ma qui voglio un meccanismo) https://physics.stackexchange.com/q/21827/7433

Per la legge di Kohlrausch, tutti gli ioni contribuiscono alla conduttività di un elettrolita.

Ora, a quanto ho capito, il meccanismo di conduzione in un elettrolita è così:

  • Gli ioni migrano in soluzione
  • Questi ioni vengono ridotti o ossidati agli elettrodi e convertiti in elettroni
  • Questi elettroni continuano lungo il filo, portando a un aumento / conduttività / corrente mantenuta

Ma questo meccanismo non funziona per gli ioni che non vengono redox - il movimento degli ioni nella soluzione non può essere tradotto in movimento degli elettroni nel filo e quindi mi sembra (a me) che la conduttività non dovrebbe aumentare.

Ma gli ioni come $ \ ce {NO3 -} $ hanno una $ \ lambda $ (conduttività molare ionica) comparabile - -così sperimentalmente aumentano la conduttività.

Qual è il meccanismo di conduzione tramite questi ioni?

Termodinamicamente il biossido di azoto è più accessibile dal nitrato che l'acqua dal diossigeno. Penso che molti misuratori di conducibilità applichino un potenziale che renderebbe possibile questa chimica. Questa è una questione separata rispetto all'interdipendenza delle derive ioniche. Se vuoi, posso parlare di quest'ultimo.
@Chris potresti, ma questo renderebbe $ \ lambda _ {\ ce {NO2}} $ dipendente dal potenziale, no?
Sperimentalmente, come si determina la conducibilità? Cosa succede fisicamente durante questa misurazione?
@Chris: Esegui corrente, misura tensione / corrente, usa $ V = IR $, usa le dimensioni della cella per ottenere la conduttività dalla conduttanza
Destra. Una soluzione di 0,5 $ \ mu $ moli di acido acetico richiederà una caduta di potenziale di ~ 4 V attraverso gli elettrodi per fornire 20 $ \ mu $ A. Una concentrazione ancora più piccola si tradurrà in una corrente ancora più piccola a quel potenziale, richiedendo una sensibilità ancora maggiore / hardware più costoso.
Il punto è che la corrente è troppo bassa per qualsiasi elettrolisi apprezzabile. La situazione per il tuo nitrato sarà probabilmente la stessa, a seconda della configurazione esatta. Ci sono situazioni in cui la specie non ha bisogno di partecipare a nessuna reazione redox e può comunque modificare la conduttività. Questo è diverso dal tuo caso di nitrato (scommetto).
@Chris: `Ci sono situazioni in cui la specie non ha bisogno di partecipare a nessuna reazione redox e può comunque cambiare la conduttività. “Com'è possibile? È esattamente quello che sto cercando.
I misuratori di conducibilità funzionano con AC! Vengono utilizzate frequenze comprese tra circa 40 e 100 kHz. Tutte le reazioni degli elettrodi si arrestano a circa 20-40 Hz. .
Una risposta:
#1
+13
Chris
2012-05-07 22:27:25 UTC
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Ciò può verificarsi a causa delle interazioni ione-ione provocate dai campi coulombici.

Una spiegazione adeguata è radicata nei fenomeni di trasporto. Sfortunatamente ai chimici in gran parte questo non viene insegnato, ma gli ingegneri chimici ne hanno l'opportunità.

In condizioni standard, gli ioni in una soluzione eseguiranno una passeggiata casuale durante la diffusione. Ciò si traduce in nessun movimento netto dei nostri ioni per un certo periodo di tempo. Un tale sistema perturbato da un campo elettrico applicato farà sì che gli ioni si muovano preferenzialmente in una direzione, diciamo che gli ioni andranno alla deriva. Diciamo che hanno una velocità di deriva. Queste velocità sono influenzate da una serie di parametri, poiché c'è ancora una collisione continua, ma possiamo dire che le mobilità saranno diverse per ioni di dimensioni diverse.

Mobilità diverse significano anche la forma dei gradienti di concentrazione e la separazione della carica . Tipicamente usiamo un campo di elettroneutralità come una ragionevole approssimazione per consentire soluzioni analitiche per varie equazioni. Questo campo dipende da tutti i flussi ionici presenti e come tale influenzerà la corrente misurabile totale.

Il risultato è semplice: l'introduzione di qualsiasi ione provocherà una perturbazione nel campo che tutti gli ioni incontrano in soluzione .

Ma come si traduce in elettroni nel filo? O lo ione "tira e tiene" l'elettrone in posizione (fondamentalmente la forza di Coulomb porta alcuni elettroni extra all'elettrodo come un effetto una volta per ione?) I fenomeni di trasferimento sembrano interessanti, grazie per il resto!
Oh capisco .. Stai dicendo che gli ioni non redox influenzano il campo e quindi migliorano la mobilità -> conduttanza.
Questa è una buona risposta (votata positivamente!) Ma è molto "focalizzata sull'atomo" invece che "focalizzata sul campo". Forse è una cosa tra chimico e fisico o qualcosa del genere. In ogni caso, gli ioni che si diffondono sotto l'influenza di campi elettrici sono governati dalla [equazione di Nernst-Planck] (http://en.wikipedia.org/wiki/Nernst%E2%80%93Planck_equation). Questo è vero per qualsiasi ione, indipendentemente dal fatto che partecipino o meno a reazioni chimiche sulle superfici degli elettrodi. I campi elettrici che emanano dagli elettrodi di una cella elettrochimica influenzano il comportamento di ogni particella carica (cioè ione) che si trova nelle vicinanze.


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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