Значи, имам следния казус:

В горещ концентриран алкален разтвор поставяме цинк. Естествено, полекичка се отделя водород и се получава цинкатен разтвор.

След като част от цинка премине в разтвора, потапяме в него меден предмет така, че да бъде в електрически контакт с все още неразтворения цинк. Предметът бързо се поцинкова. (Който не вярва, може да опита.)

Това е доста смущаващо от термодинамична гледна точка. В единия край на съда цинкът се окислява до цинкат. В другия край, при почти същите условия, цинкатът се редуцира до цинк. Прилича подозрително на химично перпетуум мобиле.

Трябва да се обясни явлението по възможно най-простия начин, като за ученици. Но не и по-просто от това, както е казал Айнщайн, защото мрежата е пълна с идиотски обяснения, стигащи дотам, че всъщност няма нищо притеснително да се издигнеш сам, дърпайки се за косите. Най-вече трябва да се обясни, коя е движещата сила на преноса на цинк от цинковия предмет през разтвора до повърхността на медния предмет. Пренесените количества са си съвсем макроскопични и за преноса е нужна доста енергия. От къде се взема тя? (Напомням, двете полуреакции са всъщност една и съща химична реакция, само с обърната наопаки посока на анода и катода. Според свещените канони на термохимията крайният енергиен ефект е нула.)

Има редица подробности, като например това, че върху медта освен цинк се отделя и водород, но според мен те са несъществени за разглеждания въпрос.

Аз си имам някакво обяснение, но ще се радвам, ако можете да споделите идеи. Благодаря предварително!

Не разбрах кое точно е смущаващото?
Има галванична верига Cu/Zn.
Има вариант за химично и за електрохимично протичане на реакцията, при твоята опитна установка е малко спорно кое ще надделее..

Движеща сила е топлинното движение на йоните в разтвора (защото няма външен източник на ток).

Двете полуреакции не са една! Протичат две парциални реакции които водят сумарно до една, която е аналогична на хомогенната, но аналогията е само външна изразяваща се в еднакво начално и крайно състояние. Механизма е различен!

За ученици ще ми е трудно да обясня

Съдържаниет е скрито
Влезте за да го видите

Няма вариант за чисто химично протичане. Ако откачим медта от цинка, поцинковането незабавно спира. Не само това - както следва да се очаква, отложеното покритие се разтваря обратно.

Напълно съм съгласен, че механизмът на полуреакциите може да е съвсем различен. Но аз не се интересувам от механизмите, а от посоката на реакцията. Затова и търся термодинамична обосновка. А термодинамиката казва, че не може в единия край на чашата да протича спонтанно реакция, макроскопичният ефект от която да е превръщането на А във В, а в другия край на същата чаша, пак така спонтанно, В да се превръща в А.

Перефразирай си въпроса моля, че нещо ме смущава в постановката..
А термодинамиката казва, че не може в единия край на чашата да протича спонтанно реакция, макроскопичният ефект от която да е превръщането на А във В, а в другия край на същата чаша, пак така спонтанно, В да се превръща в А.

*ба бъ** дир* бля
св. св. електрон и неговите протони
чукча-читател

Добре, ще се опитам. Всъщност въпросите са два:

1) По какъв начин присъствието на медния предмет променя посоката на макроскопично наблюдаваната реакция?

2) Коя е движещата сила на преноса на цинк от цинковия предмет към медния?
(Относно 2: Имам силни съмнения, че за това може да се нарочи просто топлинното движение. Знаем, че хаотичното топлинно движение доста трудно се превръща в насочено такова. Ако наистина мислиш, че в случая става така, би трябвало да се посочи и начинът - КАК точно става.)

Присъствието на медния предмет води до галванична двойка (галваничен елемент, галванична верига, корозионен елемент)

Макроскопското състояние на системата се влияе от параметрите на състоянието (Гибс) освен температура, налягане, химичен потенциал и от електричния потенциал. При равновесие =0, когато е отлично от 0 в зависимост от параметъра има миграция, дифузия, термодифузия и/или конвекция. В различни области (на остановката) може да преобладава един или друг процес, в случая предполагам виновни са дифузия и миграция.

Дали този път разбрах какво питаш? В началото каза че имаш някаква идея как, би ли я споделил?

*ба бъ** дир* бля
св. св. електрон и неговите протони
чукча-читател

Така е, електричният потенциал в случая е параметър на състоянието. Така че съвсем общото обяснение щe трябва да включва идеята за галванична двойка.

Eто какво обаче излиза: На цинковата повърхност цинкът се окислява до цинкат. На медната повърхност цинкатът се редуцира до цинк. Скоростите на двата процеса трябва да са еднакви заради електронния баланс. Следователно, в системата КАТО ЦЯЛО не протича никакво бруто химично превръщане. Каквото и колкото имаме в началото, такова и толкова ще имаме във всеки следващ момент (само че на друго МЯСТО). Но заедно с това цинкът във вид на йони се пренася през разтвора от анода към катода, а в същата посока през границата между двата метала тече поток от електрони. Можем примерно да впрегнем този ток да ни свърши някаква работа. Въпросът е: откъде се е взела тази работа? Законът за запазване на енергията твърди, че нещо я е произвело, но какво е то? Не е химична реакция, както при батериите, защото реакция в случая НЯМА.

Идеите ми са няколко и, уви, всичките ми се виждат неправдоподобни.

Съдържаниет е скрито
Влезте за да го видите

Съдържаниет е скрито
Влезте за да го видите

Редактирано от Orнeдишaщ на 19.04.12 12:28.

ох писах писах, и се затри...

Съдържаниет е скрито
Влезте за да го видите

Да дам и аз своята скромна лепта в разбулването на мистерията.

Реакциите са три:

анодна: окисление на цинка до цинкат
катодна1: редукция на цинката до метален цинк
катодна2: отделяне на водород

Ако има само цинк потопен в разтвора и трите реакции протичат на повърхността на цинка: но общо взето могат да бъдат сведени до 2 разтваряне на цинк и отделяне на водород. Процеса продължава до пълното разтваряне на цинка.

Ако вкараме друг метал в системата ( които е след цинка в реда на металите ), върху цинка започва да протича практически само анодната реакция ( той се разтваря ), а върху медта протичат катодните процеси ( редукцията на цинк и отделянето на водород ). Отделеният цинк е пренебрежимо малко в сравнение с отделеният водород ( разликата е в порядъци ). Образуваният върху медта цинков слой е изключително тънак и рехав, и много бързо спира да нараства.

Имаме галваничен елемент ( алкална цинкова батерия ), работеща в режим на късо съединение. Ако разделиш двата метала в разтвора, но съединиш краищата им извън разтвора с проводник, през този проводник ще протече ток. ( ако го измериш ще останеш учуден от големината му, която зависи най-вече от площите на двата метала).

При площ на металите 2-3 квадратни метра мощността на батерията може да стане 2-3 киловата. ( ток над 1000 А ) Естествено зависи и от много други фактори но стойностите са подобни .........

Този ток може да върши и някаква работа, енергията идва от разтварянето на цинка, и батерията ще работи до свършване на горивото ( пълното разтваряне на цинка ).