elektródový potenciál

[samec]

Vie mi niekto zrozumiteľne vysvetliť, ako z tejto tabuľky vypočítam napätie článku, napríklad pre medený drôt a železný klinec zapichnutý do citrónu?
https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_electrode_potential_(data_page)

[EKKAR]

Z rozdílu elektrodovýho napětí obou kovů. Měď má +0.337V proti vodíku, železo +0.22V - rozdíl je 0,117V a měď má vyšší kladnej potenciál, ve vzniklým článku proto bude kladným pólem.
Kdybys k mědi místo železa použil třeba zinek s potenciálem −0.7618V, dostal bys článek s napětím 1,0988V, kde zinek by byl zápornej.
Bližší vysvětlení viz Beketovova řada kovů, která ale platí i pro kovový oxidy a jejich další sloučeniny.

[EKKAR]

Z rozdílu elektrodovýho napětí obou kovů. Měď má +0.337V proti vodíku, železo +0.22V - rozdíl je 0,117V a měď má vyšší kladnej potenciál, ve vzniklým článku proto bude kladným pólem.
Kdybys k mědi místo železa použil třeba zinek s potenciálem −0.7618V, dostal bys článek s napětím 1,0988V, kde zinek by byl zápornej.
Bližší vysvětlení viz Beketovova řada kovů, která ale platí i pro kovový oxidy a jejich další sloučeniny.

[samec]

Lenže meď je v tej tabuľke 5-krát a železo 14-krát a to jak v zápornej, tak v kladnej časti tabuľky. Tak s ktorou hodnotou mám počítať a prečo?

[JoDiK]

Podle české Wikipedie... je to elektrochemické napětí ovlivněno oxidačním číslem.
A protože to je na mě už moc vysoká chemie, netuším, jaké oxidační číslo má běžná měď. Ale tam, kde oxidační čísla neřeší, mají uvedeno u mědi cca +0,34V

[EKKAR]

Ale dyť je to jednoduchý - to "oxidační číslo" je v podstatě to samý, čemu se dřív říkalo "mocenství" neboli udává počet volnejch valenčních elektronů ve vazební části elektronovýho obalu atomu. Oxidační číslo "jedna" znamená, že k danýmu atomu je v takový konfiguraci elektronovýho obalu vázanej jen 1 další atom. "Polarita" oxidačního čísla pak vyjadřuje, jestli je v daný vazbě ten kterej prvek elektricky negativní nebo pozitivní (jestli k sobě do svojí valenční sféry přetáhne elektron od druhýho atomu v tý daný vazbě, anebo jestli ho poskytne = "daruje") = jestli se chová jako aniont nebo kationt. Na tý Wikipedii je to poměrně slušně vysvětlený - viz odkaz. Uvedení železa ve vícero případech postihuje nejen čistý kovový železo, ale i případy, kdy je v elektrochemický reakci SLOUČENINA toho železa = železo s už nějakým dalším navázaným atomem. V praxi to je třeba případ lithium - železo - fosfátový baterie LiFePO₄, kde je jedna elektroda lithium a druhá fosfát (fosforečnan) železa, nikoliv čistý železo, jako je to třeba v dnes už historickejch niklo-ocelovejch akumulátorech Ni-Fe.

[EKKAR]

Ale dyť je to jednoduchý - to "oxidační číslo" je v podstatě to samý, čemu se dřív říkalo "mocenství" neboli udává počet volnejch valenčních elektronů ve vazební části elektronovýho obalu atomu. Oxidační číslo "jedna" znamená, že k danýmu atomu je v takový konfiguraci elektronovýho obalu vázanej jen 1 další atom. "Polarita" oxidačního čísla pak vyjadřuje, jestli je v daný vazbě ten kterej prvek elektricky negativní nebo pozitivní (jestli k sobě do svojí valenční sféry přetáhne elektron od druhýho atomu v tý daný vazbě, anebo jestli ho poskytne = "daruje") = jestli se chová jako aniont nebo kationt. Na tý Wikipedii je to poměrně slušně vysvětlený - viz odkaz. Uvedení železa ve vícero případech postihuje nejen čistý kovový železo, ale i případy, kdy je v elektrochemický reakci SLOUČENINA toho železa = železo s už nějakým dalším navázaným atomem. V praxi to je třeba případ lithium - železo - fosfátový baterie LiFePO₄, kde je jedna elektroda lithium a druhá fosfát (fosforečnan) železa, nikoliv čistý železo, jako je to třeba v dnes už historickejch niklo-ocelovejch akumulátorech Ni-Fe.

[samec]

Nejak mi to stále nie je jasné. Majme napríklad H₂O s HCl a dáme do toho medený drôt, čiže čisté Cu a železný klinec, akože čisté Fe. Čo sa stane na strane Fe a čo na strane Cu? Aké reakcie, aké napätia?



Aj tak to nesedí.

[Standa33]

V HCl + H₂O bude probíhat:
na záporné elektrodě(oxidace): Fe - 2e- == Fe²+ ; E = -0.44V
na kladné elektrodě (redukce): 2H+ + 2e- == H₂ ; E = 0.00V
tj. napětí článku bude E= 0.00 - (-0.44) = 0.44V
Měděná elektroda funguje jen jako sběrač proudu a reakce se neúčastní.

např. jako elektolyt CuCl₂(chlorid měďnatý) pak reakce bude:
na záporné elektrodě(oxidace): Fe - 2e- == Fe²+ ; E = -0.44V
na kladné elektrodě (redukce): Cu2+ + 2e- == Cu ; E = 0.34V
tj. napětí článku bude E= 0.34 - (-0.44) = 0.78V

Někde jsem četl, že pro pohon torpéd se experimentovalo, jako náhrada olověných aku s baterií (hořčík + chlorid železitý (levnější provedení) nebo hořčík+chlorid měďnatý(dražší)), to celé aktivované mořskou(slanou) vodou.

na záporné elektrodě(oxidace): Mg - 2e- == Mg²+ ; E = -2.37V
na kladné elektrodě (redukce): 2Fe3+ + 2e- == 2Fe2+ ; E = 0.77V
tj. napětí článku bude E= 0.77 - (-2.37) = 3.14V

na záporné elektrodě(oxidace): Mg - 2e- == Mg²+ ; E = -2.37V
na kladné elektrodě (redukce): Cu2+ + 2e- == Cu+ ; E = 0.34V
tj. napětí článku bude E= 0.34 - (-2.37) = 2.71V

[/b]

[samec]

Tak toto už vyzerá celkom logicky a chvíľu som si myslel, že už tomu rozumiem, ale urobil som nejaké pokusy a mám doplňujúcu otázku.
Čo ak miesto H₂O + HCl použijem H₂O + NaCl?

[Habesan]

Méně energie!
HCl je "nabitá baterka".
NaCl je "vybitá baterka".
(Korozi taky podporuje, ale míň.)

[Artaban001]

Když vložíš kus zinku do elektrolytu, začne se Ti v něm "rozpouštět". Ionty zinku zanechávají v kusu elektrony a tak se zinkový plech nabíjí na záporný potenciál. Mezi zinkem a elektrolytem budeš mít nějaký napětí. Záporným nábojem se Ti nabíjí ten kus zinku, kladným se Ti nabíjí elektrolyt a vše, co do něj vložíš, co není "reaktívní". Záporný náboj na zinku zpomaluje reakce. Pokud dáš do elektrolytu ještě měděný drát, a spojíš jej s tím zinkem, bude se Ti na tom měděným drátku vylučovat vodík, díky elektronům dodaným ze zinkové elekrody. Vyloučený vodík brzdí reakce a tak se musí odstraňovat tím, že se jím redukují nejčastěji oxidy kovů na kladný elektrodě. Obráceně se toho využívalo u hořčíkové mřížky, která se dala do horký slaný vody a na ni se položil zašlý mosazný, měděný, či stříbrný předmět. Trochu to dokázalo vrátit lesk

[samec]

Odizolovaný koniec medeného drôtu som omotal vatou a navlhčil v slanej vode. To som pripojil na voltmeter ako plus. Po priložení na povrch rôznych kovov (pripojené na mínus voltmetra) som nameral výrazné, ale pre mňa rozporuplné veľkosti napätí.

hliník 1200mV
pozinkovany plech 750mV
spájka Sn97Cu3 400mV (1)
klinec 120mV (2)
poniklované skrutky, pracky 90mV (1)
medený drôt 0mV
nerezový hrniec, nôž -200mv (3)
pozlatené kontakty -220mV
wolframový drôt -400mV

(1) musí sa zľahka trieť o povrch inak klesá
(2) stúpa na danu hodnotu
(3) nestabilné

Niektoré hodnoty sedia s tabuľkovými, niektoré vôbec.
Zostáva otázka, aký je rozdiel medzi použitím HCl a NaCl. A ako by to bolo s kyselinou citronovou, alebo s hydroxidom sódnym? Aké reakcie tam budú prebiehať?

Skúšal som aj pákovú vodovodnú batériu (vraj sú chrómované).
Na páke bolo -200mV, na hrdle +60 až 100mV. Netuším, čo z toho by mal byť chróm.

[Standa33]

NaCl je jako sůl neutrální takže moc dobře nefunguje, elektrolyt musí být buď kyselý(H₂SO₄;HCl; NH₄Cl) nebo zásaditý(KOH;NaOH).

Pro pokusy si připrav roztok NH₄Cl(salmiak) + H₂O; měděnou i druhou elektrodu(Fe;Zn; Al; ...) před vložením do elektrolytu očisti smirkovým papírem od oxidů.

Pro kovy s E ≤ (-0.4V) (např. Pb,Sn,Cd ..) probíhají reakce při normální teplotě velmi pomalu. např. kyselina sýrová neleptá olovo nebo cín, při její výrobě se používají olověné nádrže.

[makak]

Pokud bych se chtěl vyhnout elektrolytům, které jsou obtížně dostupné nebo nebezpečné a omezil se na obyčejnou kyselinu citronovou, udělám velkou chybu ? Nepotřebuju žádné přesné potenciály, jenom rozlišit, jestli je hřídelka ocelová nebo chromovaná. Řešil jsem to i v jiném vlákně, ale tam byla doporučení spíš mechanického rázu (pilník, kladivo). Tahle elektrochemická varianta se mi líbí víc.

[makak]

Stále se nedaří. Zkusil jsem tu kyselinu citronovou, později i hydroxid sodný. Základní problém je to, že měřená napětí jsou nekonzistentní, mění se v čase. Mezi dvěma stejnými hřebíky je okolo 60 mV, měla by snad být nula? Z těch tabulek, kde je jeden prvek víckrát, co teda platí pro obyčejné železo? Jsou nějaké požadavky na koncentraci roztoku? C

[Artaban001]

Kdesi byl návod na nouzovou hliníko-vzdušnou baterii, kde jsi použil jako elektrolyt rozpuštěný dřevěný popel (louh) a kus dřevěnýho uhlí byla druhá elektroda. Popisuje to třeba zde:
http://fyzsem.fjfi.cvut.cz/2013-2014/Leto14/proc/robinson.pdf
Kdysi jsem zkusil vykuchat D-čkový zinko-uhlíkový článek a když jsem do prázdnýho zinkovýho kalíšku nalil slanou vodu a zandal zpět uhlík, chvílu to dokázalo svítit s miniaturní žárovičkou z hodinek. Nejspíš je chlorid sodný málo účinný a navíc chyběl depolarizátor - ten černý humus, kterým se dá krásně zašpinit (Burel+saze)
Někde jsem zaznamenal, že v těch digitálkách "na vodní pohon" se snad používá hořčík na místo zinku. Jako depolarizátor jde použít "pražená mědˇ"