В новой неподключенной батарее уже произошла химическая реакция, вызвавшая избыток электронов на конце анода?

РЕАКЦИЯ 1: Когда я покупаю новый неподключенный щелочной элемент, произошла ли уже химическая реакция на конце анода, которая высвобождает электроны на конце анода?

РЕАКЦИЯ 2: Кроме того, в том же новом неподключенном состоянии батареи произошла ли химическая реакция на конце катода, которая захватывает электроны с конца катода?

Поразмыслив над этим, я чувствую, что в то время как РЕАКЦИЯ 1 происходит в новой неподключенной батарее, другая РЕАКЦИЯ 2 не происходит, поскольку нет свободных электронов, которые можно было бы захватить. Если бы РЕАКЦИЯ 2 также происходила в неподключенной новой батарее, тогда весь электролит был бы израсходован, и батарея довольно быстро разрядилась бы при подключении к внешней цепи.

Ответы (1)

Обе реакции имели место, но с участием лишь крайне ограниченного числа электронов. На катоде электроны были захвачены катодным узлом, включая металлический вывод. Но относительно немного электронов было захвачено, и, действительно, относительно небольшое количество высвобождается на аноде.

Причина, по которой участвует лишь относительно небольшое количество (то есть относительно общего числа свободных электронов в узлах анода и катода), заключается в том, что электроны на аноде создают электрическое поле, которое препятствует прибытию большего количества электронов и останавливает реакцию. Точно так же положительный заряд на катодном узле противостоит большему количеству электронов, забираемых из катодного узла, и останавливает катодную реакцию.

Как вы знаете, все это меняется, когда вы обеспечиваете внешний проводящий путь между катодом и анодом: теперь электроны могут покинуть узел анода и пройти через проводящий путь к катоду. Итак, теперь реакция на аноде может протекать, и электроны поступают на катод, поэтому реакция на этом электроде также может протекать.

Но на конце анода нет свободных электронов, так как же электроны могут быть захвачены при восстановлении материала катода? Свободные электроны будут доступны только на стороне катода, когда они перетекают от анода к катоду через подключенную внешнюю цепь.
Электроны высвобождаются на аноде внутри ячейки и осаждаются на анодном узле. Электроны забираются из катодной сборки, чтобы принять участие в реакции на катоде.
Я где-то читал, что в щелочной батарее электроны не могут течь от анода к катоду из-за специального материала, окружающего электролит на конце анода, который позволяет проходить ионам, но не электронам от анода. Я просматривал видео на YouTube, которое находится по этой ссылке youtu.be/PXNKkcB0pI4.
Это верно; это ионы, которые путешествуют внутри электролита. [Если я правильно помню, буквальным значением слова «ион» является путешественник ].
Ленивый читатель спрашивает: можете ли вы угадать долю всех свободных электронов, составляющих «несколько»? Я бы предположил порядка 1Э-6, но не основываясь на каких-либо реальных расчетах.
Ух ты! Это не легко! Я думаю, что я бы взял электрод, прикрепленный к сферическому проводнику (радиус 𝑅). Это потому, что мы знаем емкость! В равновесии заряд (скажем, 𝑄) будет находиться только на поверхности, и мы можем приравнять потенциал к ЭДС ℰ из-за реакции на электроде. Так 𝑄 "=" 4 𝜋 𝜖 0 𝑅 ℰ а количество задействованных электронов будет разделено на 𝑒. Я делаю это в порядке 3 × 10 7 для сферы диаметром 10 см. Но, конечно, доля свободных электронов сборки электродов, которую это представляет, будет зависеть от толщины металла.
@Philip Wood, реакция на катодном конце: 2MnO2(s) + H2O(l) + 2e− → Mn2O3(s) + 2OH−(aq). Поскольку электроны, освобождающиеся на аноде в результате реакции Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e-, не могут достичь анода, когда щелочная батарея не подключена из-за непроницаемого слоя между анод и электролит, так где же тогда катод получает 2 электрона для реакции на своем конце?
«Так где же катод получает 2 электрона для реакции на своем конце?» От самой электродной сборки! Вот почему электродный узел получает положительный заряд! Но этот очень положительный заряд, когда он становится достаточно большим (что составляет малую долю секунды), останавливает больше электронов, покидающих узел электрода для участия в реакции. Так что реакция останавливается.
Материал катода представляет собой форму оксида марганца. Из того, что вы упомянули в своем последнем комментарии, электроны исходят из того же материала. Хорошо, это имеет смысл. Я думаю, что эта часть не совсем понятна из вашего ответа.
«электроны исходят из того же материала», и терминал и т. д., который соединяется с самим материалом электрода. Вот почему я продолжал писать «[электродная] сборка».
@Philip Wood, я разместил еще один вопрос на форуме по химии и получил другой ответ. В нем говорилось, что реакция на катоде происходит только при подключенной батарее, т. е. вторая половина окислительно-восстановительной химической реакции происходит в батарее только тогда, когда она подключена к внешней цепи. Окислительно-восстановительные реакции протекают парами, поэтому электроны, полученные в одной реакции, получаются электронами, потерянными в другой части окислительно-восстановительной реакции.
Ответ на форуме по химии, о котором вы сообщили, является очень небольшим упрощением. Если вы поняли мой ответ и комментарии, вы сможете понять, почему это так.
Имейте в виду экспериментальные данные: с последовательно соединенными батареями вы действительно можете обнаружить заряды на клеммах. Единственный правдоподобный способ объяснить эти заряды - это то, что электроны были взяты с катодного вывода для участия в (короткоживущей) катодной реакции, а электроны осаждались на анодном выводе в результате короткоживущей реакции на аноде.
В новой неподключенной батарее уже произошла химическая реакция, вызвавшая избыток электронов на конце анода?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v