Víz elektrolízis vas elektróddal: miért oldódik az anód?

Mindenféle kémiai kísérlet, ami akár az érettségin, akár az iskolában, akár máshol 8-) előfordul
Fórum szabályok
Ez a fórum jelenleg zárva van, a korábbi hozzászólásokat olvashatod, de nem lehet új posztot beküldeni
Lezárt
csalaneedit
Hozzászólások: 6
Csatlakozott: 2013.04.11. 00:16

Re: Víz elektrolízis vas elektróddal: miért oldódik az anód?

Hozzászólás Szerző: csalaneedit » 2013.04.12. 14:20

Köszönöm a választ. Visszaolvastam a bejegyzésemet, és nem volt egyértelmű valóban amit írtam. Maga az ozmózisos víztisztító tudom hogy létező, működő dolog: az amerikai hadsereg elég sokat használja, mert nagyon hatékonyan tisztítja meg a szennyezett vizeket. Én azt a részét tartom átverésnek, mikor elektrokémiai módszerrel mutatják ki, hogy mennyire szennyezett a mi csapvizünk (na ezt nem írtam le): mert ilyenkor vaselektródák segítségével elektrolizálják a vezetékes ivóvizet, és zöldes-barnás színű lesz (na erre mondja az üzletkötő, hogy tele van szennyező anyaggal, ami szerintem nem igaz), míg ha az ozmózissal megtisztított vizet elektrolizálja, alig van elszineződés. Erre adtam azt a magyarázatot a diákjaimnak, hogy mivel a csapvízben itt nálunk legalább 400 mg ásványi anyag van, ezért nagyon jól vezeti az áramot, tehát sokkal gyorsabban figyelhető meg a vas oldódása, mint ha a tisztított vizet elektrolizáljuk, hiszen abból kiszedik a "szennyező anyagokat" (amik mellesleg fontos ásványi anyagok), és a kevés ion miatt rosszul vezeti az áramot, tehát lassabban oldódik a vas. A pontos elektrokémiai magyarázat csak nekem volt fontos hozzá.
A választ megkaptam a kérdésemre. A gondolatmenetemben volt a hiba, mert azon gondolkoztam, hogy az elektrolízis során milyen ionok lehetnek jelen a rendszerben at anód felöli térben, és én csak a következőket vizsgáltam: OH-, kevés klorid, nitrit, nitrát, szulfát. Összetett ionok nem fognak oxidálódni, klorid nagyon kevés van, és azzal nem számoltam, hogy ha beleteszem a vaselektródot, akkor vas is van.
Köszönettel veszem észrevételét, ha van valami hiba a gondolatmenetemben.

Jens
Hozzászólások: 44
Csatlakozott: 2012.11.19. 22:08

Re: Víz elektrolízis vas elektróddal: miért oldódik az anód?

Hozzászólás Szerző: Jens » 2013.04.11. 18:53

A vas azért oldódik, mert könnyebben oxidálható, mint a víz (kisebb az elektródpotenciálja). A folyamatot elősegítheti, ha párhuzamosan vízbontás is történik a vaselektródon, a keletkező oxigéngáz és az elektród környezetében kialakuló savas kémhatás miatt.

A fordított ozmózisos víztisztítás egyébként nem hülyeség, a tengeralattjárókon ezzel a módszerrel nyerik az ivóvizet. Ez a módszer nem elektrokémiai elven alapul, féligáteresztő membrán kell hozzá. A vaselektród szerintem valamelyik másik, kamu víztisztító módszer tartozéka:)

A -0,41 V-os érték onnan jön, hogy a H+/H2 elektród potenciálja függ a H+ koncentrációtól. A 0,00 V-os érték 1 mol/dm3 H+ koncentrációnál (pH 0-nál) érvényes, 7-es pH-nál a Nernst-egyenletből a -0,41 V jön ki. De ez csak egy tájékoztató érték. A cink is leválik, pedig kisebb a standardpotenciálja. Beleszól az elektród anyaga, a felület simasága is (ld. túlfeszültség).

Az elektrolízises kísérlet kipróbálható szerintem egy vasszöggel is, ha lesz kis időnk, kipróbáljuk itt a laborban és majd beszámolunk róla :)

csalaneedit írta:Egy vendéglátó szakközépben tanítok kémiát, és kicsit megfakult az elektrokémia tudásom attól tartok, mert nem vagyok biztos benne, hogy jól értelmezem a folyamatot. Vendéglős osztályban tanultuk az ásványvizeket, és az egyik diák felvetette ezt az ozmózisos víztisztítót, kérdezte a véleményemet. Mondtam, hogy átverés: ez egyszerű elektrokémia. Vagy annyira nem is egyszerű? Beleástam magam a reakció értelmezésébe: miért van az, ha vaselektróddal elektrolizáljuk a csapvizet, akkor az anódon a vas oldódik. Én a következő megállapításra jutottam (részben ennek az oldalnak a segítségével), de nem biztos hogy helyes a következtetés:

Elektrolízis esetén, ha többféle elektródreakció lehetséges, akkor
(a) az anódon (pozitív pólus) az egyszerű anion fog leválni (pl. klorid), ennek hiányában az OH- (vagyis vízbontás történik) Itt is ez történne, ha nem indulna be a vas intenzív korróziója: levegővel érintkező vizes közegben az oldott oxigén minden nála negatívabb potenciálú fém korrózióját idézheti elő, tehát a vaselektród oldódni fog, és Fe(OH)2 képződik, ami zöldes színű
(b) a katódon fémkiválás (fémion-tartalmú oldatból) általában csak akkor várható, ha az adott fém elektródpotenciálja "pozitívabb" (nagyobb), mint -0,41 V (semleges kémhatású oldat esetén). Alkálifémek, alkáliföldfémek vizes oldatból csak speciális elektródon választhatók le (pl. a nátrium higanyelektródon). Ha nincs fémion, vagy nem választható le, akkor a H+ redukálódik (vízbontás) történik és hidrogéngáz képződik

Nem tudom helyes e a következtetésem, kérem segítsetek. Továbbá nem tudom mihez kötni ezt a -0,41V-ot. Miért pont ennél kell pozitívabb legyen? Ez vaselektródra is igaz?
És még valami. Sajnos nincs elektrokémiai kofferünk. Abban van egyáltalán vaselektród? Vagy egyszerű vaslemezzel is be tudnám mutatni ezt a reakciót?

csalaneedit
Hozzászólások: 6
Csatlakozott: 2013.04.11. 00:16

Víz elektrolízis vas elektróddal: miért oldódik az anód?

Hozzászólás Szerző: csalaneedit » 2013.04.11. 00:41

Egy vendéglátó szakközépben tanítok kémiát, és kicsit megfakult az elektrokémia tudásom attól tartok, mert nem vagyok biztos benne, hogy jól értelmezem a folyamatot. Vendéglős osztályban tanultuk az ásványvizeket, és az egyik diák felvetette ezt az ozmózisos víztisztítót, kérdezte a véleményemet. Mondtam, hogy átverés: ez egyszerű elektrokémia. Vagy annyira nem is egyszerű? Beleástam magam a reakció értelmezésébe: miért van az, ha vaselektróddal elektrolizáljuk a csapvizet, akkor az anódon a vas oldódik. Én a következő megállapításra jutottam (részben ennek az oldalnak a segítségével), de nem biztos hogy helyes a következtetés:

Elektrolízis esetén, ha többféle elektródreakció lehetséges, akkor
(a) az anódon (pozitív pólus) az egyszerű anion fog leválni (pl. klorid), ennek hiányában az OH- (vagyis vízbontás történik) Itt is ez történne, ha nem indulna be a vas intenzív korróziója: levegővel érintkező vizes közegben az oldott oxigén minden nála negatívabb potenciálú fém korrózióját idézheti elő, tehát a vaselektród oldódni fog, és Fe(OH)2 képződik, ami zöldes színű
(b) a katódon fémkiválás (fémion-tartalmú oldatból) általában csak akkor várható, ha az adott fém elektródpotenciálja "pozitívabb" (nagyobb), mint -0,41 V (semleges kémhatású oldat esetén). Alkálifémek, alkáliföldfémek vizes oldatból csak speciális elektródon választhatók le (pl. a nátrium higanyelektródon). Ha nincs fémion, vagy nem választható le, akkor a H+ redukálódik (vízbontás) történik és hidrogéngáz képződik

Nem tudom helyes e a következtetésem, kérem segítsetek. Továbbá nem tudom mihez kötni ezt a -0,41V-ot. Miért pont ennél kell pozitívabb legyen? Ez vaselektródra is igaz?
És még valami. Sajnos nincs elektrokémiai kofferünk. Abban van egyáltalán vaselektród? Vagy egyszerű vaslemezzel is be tudnám mutatni ezt a reakciót?

Lezárt

Ki van itt

Jelenlévő fórumozók: Google [Bot] valamint 1 vendég