Waarom geleidt een elektrolyt elektrische stroom

[NkLs]

Het standaardantwoord hierop is waarschijnlijk dat de ionen zich vrij in de oplossing kunnen voortbewegen, en zo lading kunnen transporteren. Als men b.v. een (volledig gedissocieerde) oplossing van NaCl neemt, zullen de Na⁺-ionen zich naar de kathode begeven en de Cl^--ionen naar de anode.

Nu vraag ik mij echter af wat er gebeurt als ze eenmaal daar zijn. Wordt het Na⁺ dan gereduceerd door de e^- uit de kathode om een natriumradicaal te vormen, en geeft het Cl^- een elektron af aan de anode om een chloorradicaal te vormen? Zo ja, waarom gebeurt dit? Chloor zal, vrij elektronegatief zijnd, toch niet snel een elektron afgeven?

Alvast bedankt voor jullie hulp.

[Mr_gadget]

edit: fout, dus. Had ik ook kunnen weten

Stop idd die schoolvoorbeelden, handig voor een specifiek stukje uitleg maar te versimpelt voor goede uitleg..

[ Voor 37% gewijzigd door Mr_gadget op 31-12-2006 19:58 ]

[Verwijderd]

NkLs schreef op zondag 31 december 2006 @ 15:45:
Het standaardantwoord hierop is waarschijnlijk dat de ionen zich vrij in de oplossing kunnen voortbewegen, en zo lading kunnen transporteren. Als men b.v. een (volledig gedissocieerde) oplossing van NaCl neemt, zullen de Na⁺-ionen zich naar de kathode begeven en de Cl^--ionen naar de anode.

Als je er stroom doorheen jaagt spanning op zet wel ja.

Nu vraag ik mij echter af wat er gebeurt als ze eenmaal daar zijn. Wordt het Na⁺ dan gereduceerd door de e^- uit de kathode om een natriumradicaal te vormen, en geeft het Cl^- een elektron af aan de anode om een chloorradicaal te vormen? Zo ja, waarom gebeurt dit? Chloor zal, vrij elektronegatief zijnd, toch niet snel een elektron afgeven?

Het natrium-ion zal het elektron dat hij tekort had bij de kathode niet ontvangen, daarvoor reageert het te makkelijk met H₂O. Wat er wel gebeurt, is dat bij de kathode water ontleedt in H⁺ en OH^-, de H⁺ ionen ontvangen de elektronen van de kathode, en vormen H₂ ofwel waterstofgas. Bij de anode geven de Cl^- ionen hun elektronen af, en vormen Cl₂ ofwel chloorgas. Je houdt een natronloogoplossing over.

[NkLs]

Het was misschien een slecht voorbeeld, omdat er dan hoogstwaarschijnlijk een elektrolyse van het water op zou treden, maar ik heb het hier enkel over het feit dat een opgelost elektrolyt geleidend is (zonder dat daar een elektrolyse mee gepaard hoeft te gaan). Gaat dit zoals in de topicstart beschreven, of klopt er niets van?

[4of9]

laat maar niet echt relevant...
ik snap de vraag niet helemaal geloof ik

[ Voor 76% gewijzigd door 4of9 op 31-12-2006 16:32 ]

[TrailBlazer]

4of9 schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:30:
laat maar niet echt relevant...
ik snap de vraag niet helemaal geloof ik

jammer dat er standaard een evenwicht is tussen H₃O⁺ en OH^- dus het geleidt best wel een beetje

[Osiris]

4of9 schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:30:
laat maar niet echt relevant...
ik snap de vraag niet helemaal geloof ik

TrailBlazer schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:33:
[...]

jammer dat er standaard een evenwicht is tussen H₃O⁺ en OH^- dus het geleidt best wel een beetje

[H₃O⁺] = 10^-7 en [OH^-] = 10^-7 om precies te zijn

[Verwijderd]

NkLs schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:25:
Het was misschien een slecht voorbeeld, omdat er dan hoogstwaarschijnlijk een elektrolyse van het water op zou treden, maar ik heb het hier enkel over het feit dat een opgelost elektrolyt geleidend is (zonder dat daar een elektrolyse mee gepaard hoeft te gaan). Gaat dit zoals in de topicstart beschreven, of klopt er niets van?

Het gaat je erom om duidelijk te krijgen hoe een elektrolyt geleidt?

Als je een spanning zet op de kathode en anode, zet je de elektrolyt in direct contact met een spanningsbron, de ene pool heeft een tekort aan elektronen (overschot aan lading) en de andere een overschot (tekort aan lading). Door de elektrolyt krijgt de spanningsbron de kans om deze lading te stabiliseren, de elektronen aan de negatieve pool stoten elkaar af, de positieve pool trekt de elektronen aan.

En nu komt het, het is helemaal niet gezegd dat de elektronen uit de negatieve pool van de spanningsbron door de elektrolyt trekken en bij de andere pool aankomen. Het zou kunnen, maar is niet noodzakelijk. In principe komen die elektronen juist van de negatief geladen ionen, de positief geladen ionen nemen de elektronen van de negatieve pool op. Daarbij vinden dus reacties plaats waardoor er ionen uit het water zullen verdwijnen. In het geval van de elektrolyse van een keukenzoutoplossing komt dat doordat er chloorgas en waterstofgas ontstaat.

Je zult door een dergelijke elektrolyt maar een beperkte hoeveelheid lading kunnen transporteren. Het aantal elektronen dat je bij de negatieve pool kwijt kunt, is gelijk aan het aantal elektronen die de positief geladen ionen tekort komen.

[GlowMouse]

NkLs schreef op zondag 31 december 2006 @ 15:45:
Nu vraag ik mij echter af wat er gebeurt als ze eenmaal daar zijn. Wordt het Na⁺ dan gereduceerd door de e^- uit de kathode om een natriumradicaal te vormen, en geeft het Cl^- een elektron af aan de anode om een chloorradicaal te vormen? Zo ja, waarom gebeurt dit? Chloor zal, vrij elektronegatief zijnd, toch niet snel een elektron afgeven?

Electronen komen toch uit de anode, en niet uit de kathode?
En je laatste zin snap ik totaal niet. Wat heeft elektronegativiteit te maken met hoe 'graag' een negatief geladen ion een elektron afstaat?

Osiris schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:35:
[...]


[...]

[H₃O⁺] = 10^-7 en [OH^-] = 10^-7 om precies te zijn

Als je precies bent, vermeld dan de eenheid

[Verwijderd]

GlowMouse schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:38:

Als je precies bent, vermeld dan de eenheid

M

[Osiris]

GlowMouse schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:38:
[...]

Als je precies bent, vermeld dan de eenheid

Sjit Toch nog wat vergeten Cheatah to the rescue

[NkLs]

Verwijderd schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:38:
[...]

Het gaat je erom om duidelijk te krijgen hoe een elektrolyt geleidt?

Als je een spanning zet op de kathode en anode, zet je de elektrolyt in direct contact met een spanningsbron, de ene pool heeft een tekort aan elektronen (overschot aan lading) en de andere een overschot (tekort aan lading). Door de elektrolyt krijgt de spanningsbron de kans om deze lading te stabiliseren, de elektronen aan de negatieve pool stoten elkaar af, de positieve pool trekt de elektronen aan.

En nu komt het, het is helemaal niet gezegd dat de elektronen uit de negatieve pool van de spanningsbron door de elektrolyt trekken en bij de andere pool aankomen. Het zou kunnen, maar is niet noodzakelijk. In principe komen die elektronen juist van de negatief geladen ionen, de positief geladen ionen nemen de elektronen van de negatieve pool op. Daarbij vinden dus reacties plaats waardoor er ionen uit het water zullen verdwijnen. In het geval van de elektrolyse van een keukenzoutoplossing komt dat doordat er chloorgas en waterstofgas ontstaat.

Je zult door een dergelijke elektrolyt maar een beperkte hoeveelheid lading kunnen transporteren. Het aantal elektronen dat je bij de negatieve pool kwijt kunt, is gelijk aan het aantal elektronen die de positief geladen ionen tekort komen.

Hiermee ben ik wel akkoord, maar wat als de spanning niet hoog genoeg is om voor elektrolyse van het water te zorgen, dan geleidt die oplossing (volgens mij) nog steeds. Waarom is dit wel het geval als er zich ionen in een oplossing bevinden, en niet als die er niet aanwezig zijn; wat is dus eigenlijke de precieze rol van die ionen bij het geleiden?

Electronen komen toch uit de anode, en niet uit de kathode?
En je laatste zin snap ik totaal niet. Wat heeft elektronegativiteit te maken met hoe 'graag' een negatief geladen ion een elektron afstaat?

Volgens mij komen elektronen toch echt van de in de oplossing gedompelde kathode.

Elektronegativiteit is een maat voor de mate waarin een atoom elektronen naar zich toetrekt: als een element erg elektronegatief is, zal het dan ook sterk elektronen naar zich toetrekken, en ze bijgevolg niet gemakkelijk afgeven. In dit geval echter was elektronenaffiniteit misschien een beter gekozen begrip geweest.

[Verwijderd]

NkLs schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:54:

Hiermee ben ik wel akkoord, maar wat als de spanning niet hoog genoeg is om voor elektrolyse van het water te zorgen, dan geleidt die oplossing (volgens mij) nog steeds. Waarom is dit wel het geval als er zich ionen in een oplossing bevinden, en niet als die er niet aanwezig zijn; wat is dus eigenlijke de precieze rol van die ionen bij het geleiden?

Ik denk dat je dit ook zelf kunt beantwoorden. Ga even uit van een keukenzoutoplossing. Stel de spanning tussen anode en kathode is erg laag. Wat zou er gebeuren met een elektron in de kathode? Wat gebeurt er als er een negatief geladen ion langs de anode komt?

Uiteraard ontstaan er voor korte tijd radicalen, en in theorie zou het kunnen zijn dat deze de elektronen transporteren van de kathode naar de anode, maar in praktijk reageren ze natuurlijk net zo graag met andere moleculen. In praktijk vindt er sowieso wel elektrolyse plaats, maar dat is uiteraard een omkeerbaar proces.

[GlowMouse]

NkLs schreef op zondag 31 december 2006 @ 16:54:
[...]
Volgens mij komen elektronen toch echt van de in de oplossing gedompelde kathode.

Daar gaan ze uit van een elektrolytische cel, hier zet je er juist spanning op om een reactie te laten verlopen. Maar goed, voor het verhaal is het niet heel belangrijk.
@ hieronder, zie je wikipedia link: "The flow of electrons is always from anode–to–cathode outside of the cell or device"

Elektronegativiteit is een maat voor de mate waarin een atoom elektronen naar zich toetrekt: als een element erg elektronegatief is, zal het dan ook sterk elektronen naar zich toetrekken, en ze bijgevolg niet gemakkelijk afgeven. In dit geval echter was elektronenaffiniteit misschien een beter gekozen begrip geweest.

Ik denk dat tussen 'naar zich toetrekken' en 'makkelijk afgeven' een paar orden van grootten verschil zit. Op de middelbare school speelde dit alleen een rol bij de positie van de elektronenwolk bij een molecuul (zoals ook op wikipedia). Misschien dat een scheikundige dit beter weet.

[ Voor 6% gewijzigd door GlowMouse op 01-01-2007 12:12 ]

[NkLs]

Volgens mij moet zal het elektron, dat uit de kathode komt, opgenomen moeten worden door een positief geladen ion, ik zie niet waar het anders naar toe kan.

En als de spanning lager is dan 1,23V (dacht ik toch), dan zal er toch geen elektrolyse van water plaatsvinden, aangezien dit het verschil in standaardreductiepotentiaal is tussen de twee halfreacties die zich afspelen bij de elektrolyse.

EDIT: Voor de duidelijkheid: het is niet mijn bedoeling om een reactie te laten verlopen, maar om een stroomkring te sluiten met een bakje zout water (geen praktische toepassing, maar zuiver theoretisch).

[ Voor 20% gewijzigd door NkLs op 31-12-2006 18:03 ]

[Verwijderd]

NkLs schreef op zondag 31 december 2006 @ 18:00:
Volgens mij moet zal het elektron, dat uit de kathode komt, opgenomen moeten worden door een positief geladen ion, ik zie niet waar het anders naar toe kan.

En als de spanning lager is dan 1,23V (dacht ik toch), dan zal er toch geen elektrolyse van water plaatsvinden, aangezien dit het verschil in standaardreductiepotentiaal is tussen de twee halfreacties die zich afspelen bij de elektrolyse.

EDIT: Voor de duidelijkheid: het is niet mijn bedoeling om een reactie te laten verlopen, maar om een stroomkring te sluiten met een bakje zout water (geen praktische toepassing, maar zuiver theoretisch).

Het lijkt mij dat de vraag inmiddels beantwoordt is: de ionen van het zout zijn er zonder dat er een spanning is om een stroom op te wekken. Als er dus een spanning ontstaat gaan die ionen in het water bewegen.

Nu vraag je als de spanning te laag is om het chemische proces aan de anode en de kathode te laten voltrekken er aldaar geen ionen kunnen vormen. . .en dus kan er geen stroomkring ontstaan. Theoretische heb je gelijk! Neem bijvoorbeeld puur water(gedistilleerd bijvoorbeeld) en een platina kathode en anode dan zal je praktische geen stroom kunnen opwekken (als de spanning te laag is) om H2 gas en O2 gas te kunnen maken. . .maar in werkelijkheid is er altijd wel enige verontreiniging en is het water van zelf al min of meer gesplitst in H+ en OH- ionen. . .deze ionen zullen dus ook een stroom kunnen vormen. Zodra er een onbalans is van H+ en OH- vanwege de productie van H2 en O2 gas zullen er nieuwe H+ en OH- ionen vormen en zal er altijd een stroom lopen als er externe spanning is.

Het bovenste is louter een resultaat dat de H+ en HO zich vormt zonder externe spanning.

Ik elk ander experiment zal een metaal in water (zeker in water dat uit een kraan komt) zich gaan ontleden en zich als ionen in het water gaan oplossen. Je krijgt dat automatische een elektrolyt en met enige externe spanning zal de stroom gaan lopen, ook als de spanning maar 0,1 volt is. . .de metaal ionen zullen zich blijven vormen zodra de stroom gaat lopen. . .je krijgt dan een chemische soep als resultaat met vaak metaalhydroxiden en misschien ook metaaloxiden omdat H+ ionen en misschien ook O-- ionen gevormd worden welke afzonderlijk met de metaal ionen reageren(op een eigenwijze maier). . .ijzer in water vormt ook roest maar met een beetje spanning in de juiste richting kan je de ijzercorrosie juist tegengaan. . .bijvoorbeeld door een stuk zink te gebruiken(galvanische bescherming). Je kan ook een externe elektrische stroom gebruiken zodat de ijzer corrosie niet kan plaatsvinden(kathodische bescherming).

In principe kan je in een vloeistof dus geen stroom opwekken tenzij er aan de kathode en anode zich chemische processen voltrekken, of dat er in een vloeistof zich ook vrije elektronen kunnen bewegen. Ik kan me niet indenken dat er in beperkte mate door een vloeistof er zich geen vrije elektronen kunnen transporteren. . . . .een dergelijke stelling zou het karakter van elektronen geen eer aan doen. . . die kleine deeltjes zullen zich, naar ik meen te weten, niet voor een karretje laten spannen. . . .Ze kunnen gewoon alles waartoe ze in staat zijn en wij weten de helft er van nog niet!!!!!!

[Verwijderd]

NkLs schreef op zondag 31 december 2006 @ 18:00:
Volgens mij moet zal het elektron, dat uit de kathode komt, opgenomen moeten worden door een positief geladen ion, ik zie niet waar het anders naar toe kan.

En als de spanning lager is dan 1,23V (dacht ik toch), dan zal er toch geen elektrolyse van water plaatsvinden, aangezien dit het verschil in standaardreductiepotentiaal is tussen de twee halfreacties die zich afspelen bij de elektrolyse.

EDIT: Voor de duidelijkheid: het is niet mijn bedoeling om een reactie te laten verlopen, maar om een stroomkring te sluiten met een bakje zout water (geen praktische toepassing, maar zuiver theoretisch).

In een NaCl oplossing treedt niet rechtstreeks een elektrolyse van water op als er spanning opzet. (Of het gebeurt wel maar in minderheid.) Wat (veel vaker) gebeurt is dat en Na+ ion een elektron op pikt van de negatieve elektrode. Het resultaat is metalisch natrium wat terstond mat water zal reageren om waterstof gas en natronloog te vormen. Als er niet genoeg spanning is om elektron over te brengen van de elektrode naar een ion, dan zullen de ionen zich op hopen rond de elektrode (en in de elektrode zal zich lading ophopen. Hierdoor neemt het poteniaal verschil tussen de elektrodes afnemen en zal er steeds minder stroom lopen.