Електролиза по Фарадей

[hristolocco]

Здравейте след като любезно ми бе посочено да чета учебника по електролиза за 6-ти клас https://ucha.se/watch/2088/Vodorod-Poluchavane-na-vodorod
се наложи да прочета и законите за електролиза на Фарадей:

1. m=kq, където q= заряда в кулони можем да обърнем в ел ток по формулата I=q/t, като умножим по t и получаваме видоизменена формулата m=kIt масата на в-вото което сме получили в случая H2 газ ще ни е правопорпорционална на коефициента k наричан още електрохимически еквивалент на веществото. Също така зависи правопорпорционално от тока I за времето t, за което се прилага.

2. k=(1/F)*(A/Z), където F-константата на фарадей = е.Na където е заряда на електрона, а Na числото на Авогадро Na=RT/P, където T = 273,15 K, P = 1 атм. 1бар 760мм Hg стълб= 101 325 kPa, R- Универсалната газова константа 8,314472

като заместим 2 в 1 имаме m=(1/e(RT/P))*(A/Z)*I*t имаме e-заряда на електрона, R-универсална газова константа, Т-температура в Келвини, P-налягане в паскали, А-атомния номер на в-вото което се отделя, Z-валетността на в-вото, I-ток, t-време.

Извода който си направих е, че електролизата освен, че зависи правопорпорционално на Тока I и времето t за което е приложен тоя ток, също зависи и от Температурата T на в-вото (H2O) вода и от налягането P.
 Нека математиците химици я изведат окончателната формула при електролиза на вода с цел получаване на водород предполагам ще се опрости.
а на думи понижаването на налягането и повишаването на температурата на водата ще допринесат за привнасяне на външна термална енергия, която да се използва по време на химическата реакция за получаване на водород, така би поевтиняла цената на произведения H2 газ, който зависи не само от тока I подаден за даденото време t, но и от температурата Т и от налягането P в електролизера.

Подсказка: ДВГ, може безплатно да загрява водата и да прави вакуум!

[dmitarp]

Малко си се по объркал, но извода който си направил, че елекетролизата зависи от температурата е верен, разхода на електроенергия ще намалява с нарастване на температурата, но пълния разход на енергия не заваиси от температурата.
Числото на Авогадро е константа и не зависи от температурата нито от налягането, то показва колко молекули (атоми) има в един мол вещество. За различните вещества това е едно и също постоянно число. Объркал си го с броят на молекулите (атомите) в единица обем, при определени условия.

[dmitarp]

Относно налягането може да разсъждаваш, така както го е правил Льо Шателие. При разлгането на водата, от един мол вода се получават 1,5 мола други вещества, или по друг начин казано ако системата е при постоянен обем се увеличава налягането, щом като се увеличава налягането, то противодейства на процеса, а ниското налягане би благоприятствало процеса. И в действителност  е така, но влиянието на налягането е много слабо в сравнение с това на температурата, а и не може да намаляваш налягането до безкрай, докато температурата може да я увеличаваш докато разхода на електроенергия стане нула.

Малко извън темата. Този принцип Льо Шателие го е приложил при синтеза на амоняк от водород и азот, само че там нещата са обратни, при синтеза на амоняк увеличаването на налягането благоприятства процеса, докато температурата пречи. Теоритично той е предсказал, че за синтеза на амоняк ще са необходими няколко стотици атмосфери нялягане, и сравнително ниски температури. Неговият опит обаче не успял защото апаратурата не издържала на високото налягане, гръмнала и той се изплашил да повтори опита, BASF повтарят неговия опит и успяват, и започва истинска революция в земеделието.

[Аtos]

При разлагането на водата, от един мол вода се получават 1,5 мола други вещества...

Явно си доста ерудиран по въпросите на електролизата (нещо, с което лично аз не мога да се похваля), та затова бих желал да ми разясниш по-горния цитат?

[dmitarp]

 1 mol H₂O  = 1 mol H₂ + 0.5 mol O₂

[Аtos]

Искаш да кажеш, че един мол вода е повече от един мол водород, така го разбирам?

Звучи ми като "кило камъни е по-тежко от кило вълна", кое не разбирам?
Освен ако не става дума за обем? Но той пък няма изражение в молове...

[dmitarp]

 1 mol  H₂O  = 1 mol H₂+ 0.5 mol O₂ в грамове изглежда по следния начин
18 g H₂O  = 2 g H₂+ 16 g O₂. Масите на веществата се запазват, преди и след реакцията, но това не пречи, количеството вещество, т.е. моловете да са различни. Количество вещество и маса са две различни понятия. Количеството вещество изразява броят на молекулите (атомите) и може да се асоциира с обема, докато масата се асоциира с теглото. Това е така, защото масата на водородната молекула например е по-малка от масата на водната, но броят на молекулите за един 1 mol от двете вещества е еднакъв, освен това заемат еднакъв обем също. Имай в предвид, че последното важи само за газове, и всички мои разсъждение се отнасят само за газова среда, приемам че водата също е в газообразно състояние, съществува електролиза и в газова среда.

[Аtos]

Ок, да кажем, че схванах.
Най-общо казано...става дума за нарастване на обема, но както сам казваш, тогава се повишава налягането, което би довело до обръщане на реакцията, ако не промениш изкуствено обема на "камерата"?

[dmitarp]

Да, точно така, но също съм отбелязъл, че налягането влияе слабо, и ако е в рамките на  една атмосфера, та дори и повече, това няма много да се отрази на преразхода на електроенергия за електролиза. Много по-силно влияние върху електролизата оказва температурата и кинетиката на процеса.

[Михаил Кузмов]

Не ми е ясно, как виждате работа на електролизер, при подналягане и висока температура? Какво точно ще излиза от този електролизер?

[epwpixieq-1]

BASF повтарят неговия опит и успяват, и започва истинска революция в земеделието.

Предполагам че имате в предвид процеса изнамерен от Фриц Хабер и Карл Бош, които се водят за откриватели на изкуственото синтезиране на амония от азот (nitrogen) и водород (hydrogen):
https://en.wikipedia.org/wiki/Haber_process
https://en.wikipedia.org/wiki/Fritz_Haber

[epwpixieq-1]

Количество вещество и маса са две различни понятия. Количеството вещество изразява броят на молекулите (атомите) и може да се асоциира с обема, докато масата се асоциира с теглото.

https://www.youtube.com/watch?v=ZByxIwGdFLo&t=5s

Първите 8 минути на това синтезирано и образователно видео на Робърт Мъри Смит може би ще бъдат полезни за разбирането на концепциите, въпреки че, ако не ме лъже паметта, тези неща се учеха в 7ми и 8ми клас, поне по старата система. Самото видео е въведение за измерване на така наречения "C rate" на батериите, или разряд на батерията базиран на нейния максимум капацитет.

[Радико]

Не ми е ясно, как виждате работа на електролизер, при подналягане и висока температура? Какво точно ще излиза от този електролизер?

Мъничко водород и кислород и повечко водна пара. Въпроса се разглежда по скоро принципно. Сиреч ако някой реше да повишава наляганто по една или друга причина, да не очаква прираст на получения газ.

[Михаил Кузмов]

Излишно хипотетично 'чепкане на вълна'!
1/ Електролизера не може да бъде отворен към атмосфера, защото няма да можем да събираме произведените газове.
2/ Електролизера винаги работи под налягане, зависимо от водният стълб на бъблъра (бъблърите), и другите филтриращи елементи и най вече от изхода на дюзата. Изхода на дюзата в същност определя налягането според добива на газ. За да работи под константно налягане трябва да има баланс, между добива (тока) и изхода на дюзата.
3/ По въпроса за температурата, известно е че високатата температура катализира добива. Обаче заедно с това повишава изпрението на вода.
Сместта от браун газ и пара вече не е така ефективна. Енергия от газа се изразходва за прегряване на парата в самия пламък, и последващо разлагане до газ при висока температура, което по същество намалява еф. на цялостният процес. Т.е. газът вече няма онези 'магически' свойства които се описват. Температурата на пламъка е по ниска.
4/ Под налягане е невъзможно по една проста причина, ще има засмукване! Какво ще смучи при това положение след газа? И кой ще направи това подналягане?
Радико с практика или без практика, е най точен и кратък в отговора, си макар под налягането да е невъзможен процес!