Frage:
Wie funktioniert die Leitfähigkeit für nicht redoxierte Ionen?
ManishEarth
2012-05-06 21:10:24 UTC
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Verwandte (sehr ähnlich, aber hier möchte ich einen Mechanismus) https://physics.stackexchange.com/q/21827/7433

Nach dem Kohlrausch-Gesetz tragen alle Ionen zur Leitfähigkeit eines Elektrolyten bei.

Nach meinem Verständnis ist der Leitungsmechanismus in einem Elektrolyten also:

  • Ionen wandern in Lösung
  • Diese Ionen werden an den Elektroden reduziert oder oxidiert und in Elektronen umgewandelt.
  • Diese Elektronen setzen sich im Draht fort und führen zu einem erhöhten / Beibehaltene Leitfähigkeit / Strom

Dieser Mechanismus funktioniert jedoch nicht für Ionen, die nicht redoxiert werden. Die Bewegung von Ionen in der Lösung kann nicht in die Bewegung von Elektronen im Draht und damit übersetzt werden es scheint (für mich), dass die Leitfähigkeit nicht zunehmen sollte.

Aber Ionen wie $ \ ce {NO3 -} $ haben eine vergleichbare $ \ lambda $ (ionische molare Leitfähigkeit) - -so erhöhen sie experimentell die Leitfähigkeit.

Was ist der Mechanismus für die Leitung über diese Ionen?

Thermodynamisch ist Stickstoffdioxid aus Nitrat leichter zugänglich als Wasser aus Disauerstoff. Ich denke, viele Leitfähigkeitsmessgeräte legen ein Potenzial an, das diese Chemie ermöglichen würde. Dies ist ein anderes Thema als die gegenseitige Abhängigkeit von Ionendrift. Wenn Sie möchten, kann ich über Letzteres sprechen.
@Chris könnten Sie, aber das würde $ \ lambda _ {\ ce {NO2}} $ vom Potenzial abhängig machen, nicht wahr?
Wie bestimmen Sie experimentell die Leitfähigkeit? Was passiert physikalisch während dieser Messung?
@Chris: Strom laufen lassen, Spannung / Strom messen, $ V = IR $ verwenden, die Abmessungen der Zelle verwenden, um die Leitfähigkeit aus der Leitfähigkeit zu erhalten
Richtig. Eine Lösung von 0,5 $ \ mu $ Mol Essigsäure erfordert einen Potentialabfall von ~ 4 V über den Elektroden, um 20 $ \ mu $ A zu ergeben. Eine noch geringere Konzentration führt zu einem noch geringeren Strom bei diesem Potential, was eine noch höhere Empfindlichkeit / teurere Hardware erfordert.
Der Punkt ist, dass der Strom für eine nennenswerte Elektrolyse zu niedrig ist. Die Situation für Ihr Nitrat wird wahrscheinlich die gleiche sein, abhängig von der genauen Einstellung. Es gibt Situationen, in denen die Spezies an keiner Redoxreaktion teilnehmen muss und dennoch die Leitfähigkeit ändern kann. Das ist anders als in Ihrem Nitratfall (ich wette).
@Chris: `Es gibt Situationen, in denen die Spezies an keiner Redoxreaktion teilnehmen muss und dennoch die Leitfähigkeit ändern kann. `Wie ist das möglich? Genau das suche ich.
Leitfähigkeitsmessgeräte arbeiten mit Wechselstrom! Frequenzen bei etwa 40 bis 100 kHz werden verwendet. Alle Elektrodenreaktionen stoppen bei etwa 20 bis 40 Hz. .
Einer antworten:
#1
+13
Chris
2012-05-07 22:27:25 UTC
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Dies kann durch Ionen-Ionen-Wechselwirkungen entstehen, die durch Coulomb-Felder hervorgerufen werden.

Eine angemessene Erklärung basiert auf Transportphänomenen. Leider wird Chemikern dies größtenteils nicht beigebracht, aber Chemieingenieure erhalten die Möglichkeit.

Unter Standardbedingungen machen Ionen in einer Lösung während der Diffusion einen zufälligen Spaziergang. Dies führt über einen bestimmten Zeitraum zu keiner Nettobewegung unserer Ionen. Ein solches System, das durch ein angelegtes elektrisches Feld gestört wird, bewirkt, dass sich Ionen bevorzugt in eine Richtung bewegen. Wir sagen, dass die Ionen driften werden. Wir sagen, sie haben eine Driftgeschwindigkeit. Diese Geschwindigkeiten werden durch eine Reihe von Parametern beeinflusst, da es immer noch zu einer kontinuierlichen Kollision kommt. Wir können jedoch sagen, dass die Mobilitäten für Ionen ungleicher Größe ungleich sind.

Unterschiedliche Mobilitäten bedeuten auch Konzentrationsgradienten und Ladungstrennung . Typischerweise verwenden wir ein Elektroneutralitätsfeld als vernünftige Annäherung, um analytische Lösungen für verschiedene Gleichungen zu ermöglichen. Dieses Feld hängt von allen vorhandenen Ionenflüssen ab und beeinflusst als solches den gesamten messbaren Strom.

Das Ergebnis ist einfach: Das Einbringen eines Ions verursacht eine Störung im Feld, auf die alle Ionen in Lösung treffen .

Aber wie übersetzt sich dies in Elektronen im Draht? Oder "zieht und hält" das Ion das Elektron an Ort und Stelle (im Grunde bringt die Coulomb-Kraft einige zusätzliche Elektronen als einmal pro Ioneneffekt zur Elektrode?) Übertragungsphänomene klingen interessant, danke für den Rest!
Oh, ich verstehe. Sie sagen, dass die Nonredox-Ionen das Feld beeinflussen und somit die Mobilität verbessern -> Leitfähigkeit.
Dies ist eine gute Antwort (positiv bewertet!), Ist aber sehr "atomfokussiert" statt "feldfokussiert". Vielleicht ist es eine Sache zwischen Chemiker und Physiker oder so. Wie auch immer, Ionen, die unter dem Einfluss elektrischer Felder diffundieren, werden durch die [Nernst-Planck-Gleichung] (http://en.wikipedia.org/wiki/Nernst%E2%80%93Planck_equation) geregelt. Dies gilt für jedes Ion, unabhängig davon, ob es an chemischen Reaktionen an Elektrodenoberflächen beteiligt ist oder nicht. Elektrische Felder, die von den Elektroden einer elektrochemischen Zelle ausgehen, beeinflussen das Verhalten jedes geladenen Teilchens (d. H. Ions) in der Nähe.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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