Помогите плз чайнику разбраться)

[lhc_boinc@yahoo.com]

Вопросы возможно глупые, но буду очень признателен, если кто поможет разобраться)

Как известно, щелочные металлы реагируют с водой. Еще говорят — «разлагают» воду.

Вот, предположим атом калия попал в воду. Что с ним произойдет дальше? Он при встрече с молекулой воды каким то образом «оторвет» от нее атом водорода, отдав ему свой электрон? Или он отдаст электрон уже присутствующему в воде протону (когда протон случайно «наткнется» на этот атом), который ранее был отщеплен от молекулы воды в результате самодиссоциации воды?

По сути тут два вопроса:

• Будет ли атом щелочного металла отщеплять ион водорода от целой молекулы воды, или нет?

• Должен ли вообще атом калия войти в непосредственный контакт с восстанавливаемым ионом водорода, т. е. столкнутся с ним?

[avor]

1)Ион водорода не будет. Будет отщеплять атом(точнее молекулу водорода)
2)Он должен войти в непосредственный контакт с молекулой воды

Все выглядит примерно так: Атом калия входит в контакт с молекулой воды. Злобный вор электронов и хулиган кислород в молекуле воды, обнаружив по соседству вкусный жирный и слабо удерживаемый калием электрон, решает отобрать его, при этом ему приходится пожертвовать электроном, который он отобрал до этого у водорода( электрон водорода, он не такой вкусный и жирный, как электрон калия, и им можно пожертвовать). В результате образуется типа "атомарный водород", и сладкая парочка: катион калия и анион гидроксила . Однако такое состояние существовать долго не может. Атомарный вродород, тут же находит своего приятеля, образовавшегося при обмене другим соседним атомом калия с молекулой воды и они вместе образуют молекулу водорода(так же атом водорода может найти себе друга и в молекуле воды, при этом образуется радикал гидроксила, который может либо оторвать водород у соседки воды и передать свой электрон по цепи образовавшемуся из соседки радикалу гидроксила, либо с рекомбинировать с заскучавшим в одиночестве атомом водорода, оставшемся от рокировки другого атома калия с водой, и образовать молекулу воды). Сладкая же парочка катиона калия и аниона гидроксила, подвергается жестокому и беспощадному набегу со стороны возбужденной их зарядами орды молекул воды, которые окружают их отрывают друг от друга и разлучают.

На самом деле все еще сложнее, потому что никаких атомов калия в отдельности не существует, а существует либо жидкий, либо твердый калий. И его атомы вступают во взаимодействие с водой на поверхности контакта двух фаз, водной и металлической. И все еще осложняется потоками воды к металлу и молекул водорода и катионов калия и анионов гидроксила от поверхности металла. А так же побочными реакциями водорода и калия с растворенным в воде кислородом и кислородом в воздухе.

[lhc_boinc@yahoo.com]

Огромное спасибо!) Как раз мой уровень изложения)

Все выглядит примерно так: Атом калия входит в контакт с молекулой воды. Злобный вор электронов и хулиган кислород в молекуле воды, обнаружив по соседству вкусный жирный и слабо удерживаемый калием электрон, решает отобрать его, при этом ему приходится пожертвовать электроном, который он отобрал до этого у водорода( электрон водорода, он не такой вкусный и жирный, как электрон калия, и им можно пожертвовать).

Тут вопросик) Между кислородом и водородом в молекуле воды ковалентная связь, и на ее разрыв надо затратить энергию (вроде так). Каким образом факт обнаружения поблизости жирного электрона калия кислородом приводит к тому что совершается работа по разрыву связи с водородом? или откуда берется энергия для разрыва этой связи?

На самом деле все еще сложнее, потому что никаких атомов калия в отдельности не существует, а существует либо жидкий, либо твердый калий. И его атомы вступают во взаимодействие с водой на поверхности контакта двух фаз, водной и металлической. И все еще осложняется потоками воды к металлу и молекул водорода и катионов калия и анионов гидроксила от поверхности металла. А так же побочными реакциями водорода и калия с растворенным в воде кислородом и кислородом в воздухе.

А по какой причине катионы калия и анионы гидроксила устремляются от поверхности металла? Просто броуновское движение?

[Гесс]

Если мы в таком свободном стиле - то я бы чуть модифицировал сказку avora
Атом водорода тоже не такой лопух и свой электрон в молекуле воды хотя вроде как и частично отдает но вообще недурак и обратно заграбастать. Кислород конечно типа жирный и сильный, но с такими пронырами тоже надо держать ухо востро. Отожрать электрон в одно рыло (и сказать протону - "гуляй мальчик") у кислорода не получается, поэтому и связь у них ковалентная а не ионная.
Но вот когда в этот черный квартал вваливается лох с новым айфоном, извините, не в то окно, калий с слабоудерживаемым электроном - кислород залдумывается - а ведь это мой шанс на пути к успеху. Долой коммунизм и обобществление электронов с водородом, долой этот самый водород, эй ты, терпила, гони сюда электрон, и вали себе лесом, у нас здесь контактная ионная пара, сольватно разделенная ионнная пара, да короче сольватированные ионы. Перескоки электрона происходят быстрее чем передвижения атомов, но вообще весь этот гопстоп происходит одновременно - в чистом виде не реализуется ни гомолитический разрыв воды ни анионрадикал H2O. Все это дополнительно замыливается сочувствующими молкулами воды которые сами ничего не теряя (или лишь участвуя в эстафетной передаче) координируют чужие водороды на свои неподеленные пары и свои водороды тулят к чужим неподеленным парам. Короче традиционная круговая водородная порука (благодаря которой вода жидкая, но это уже другая сказка).

[avor]

Между кислородом и водородом в молекуле воды ковалентная связь, и на ее разрыв надо затратить энергию (вроде так). Каким образом факт обнаружения поблизости жирного электрона калия кислородом приводит к тому что совершается работа по разрыву связи с водородом? или откуда берется энергия для разрыва этой связи?

Ну, здесь происходит тупой размен ,в результате которого типа, все выигрывают. Кратенько я это описал, характеризуя электрон калия, как более жирный и вкусный. А по факту получается, что водород получил часть отобранного и калий катион окруженный ордой молекул и гидроксид анион тоже ими окруженный все приобрели выгоду. Что касается того что в исходнике надо чем-то жертвовать, то так и есть. И электрону что бы покинуть дружный коллектив электронного газа в металле нужно совершить работу выхода и водороду с кислородом нужно потратиться, что бы разрушить молекулу воды. Спрашивается откуда они берут первоначальные средства для своей финансовой махинации. А они их занимают. Занимают в окружающей среде, используют кинетическую энергию теплового движения. Но по результатам махинации они возвращают все с процентами и сами остаются при своей выгоде. В результате возвращения средств с процентами растет температура.

А по какой причине катионы калия и анионы гидроксила устремляются от поверхности металла? Просто броуновское движение?

Это называется диффузия! Да, за счет диффузии, но не только. Там еще участвуют гидроаэродинамические процессы. Это конвекция воды, за счет выделяющегося тепла и перемешивание связанное с движением пузырьков водорода в воде.

[lhc_boinc@yahoo.com]

Все это дополнительно замыливается сочувствующими молкулами воды которые сами ничего не теряя (или лишь участвуя в эстафетной передаче) координируют чужие водороды на свои неподеленные пары и свои водороды тулят к чужим неподеленным парам. Короче традиционная круговая водородная порука (благодаря которой вода жидкая, но это уже другая сказка).

и

так же атом водорода может найти себе друга и в молекуле воды, при этом образуется радикал гидроксила, который может либо оторвать водород у соседки воды и передать свой электрон по цепи образовавшемуся из соседки радикалу гидроксила

это речь об одном и том же процессе? просто не слышал раньше про такое...

Еще пару вопросов про восстановительные способности металлов

1. Я понимаю, что представление о том, что молекула воды соприкасается с атомом калия — это некое упрощение. На самом деле есть кристаллическая решетка в узлах могут быть как катионы калия, так и нейтральные атомы, а между узлами более менее свободно перемещаются электроны. Все таки для отщепления атома водорода молекуле воды надо именно с нейтральным атомом калия в составе решетки встретится ? Или молекула воды, при соприкосновении с решеткой, может принять (или даже притянуть) свободно перемещающиеся в решетке электроны?

2.Вопрос по поводу восстановления одного металла другим. Предположим гидратированный катион металла «соприкоснулся» с кристаллической решеткой, помещенного в воду куска металла. Дальше что происходит?
-он притягивает своим положительным зарядом свободный электрон из решетки?
-он взаимодействует с нейтральным атомом, находящимся в решетке, и отбирает у него электрон, тем самым превращая тот атом из решетки в ион?

[avor]

это речь об одном и том же процессе? просто не слышал раньше про такое...

Нет! Водородные связи и передача радикала по цепи молекул - это две большие разницы.

На самом деле есть кристаллическая решетка в узлах могут быть как катионы калия, так и нейтральные атомы, а между узлами более менее свободно перемещаются электроны.

Это не правильное представление о металлах. Почитайте в вики статьи про металлическую связь и про зоны проводимости и запрещенные зоны в твердых кристаллах. Нет в металлической кристаллической решетке никаких атомов калия.

Все таки для отщепления атома водорода молекуле воды надо именно с нейтральным атомом калия в составе решетки встретится ? Или молекула воды, при соприкосновении с решеткой, может принять (или даже притянуть) свободно перемещающиеся в решетке электроны?

Конечно нужен не столько атом калия, сколько электрон. Кто что притягивает я бы не рискнул утверждать, что-то определенное по этому поводу. Там сложный взаимный диалектический процесс.

2.Вопрос по поводу восстановления одного металла другим.

Еще раз акцентирую ваше внимание на том что в металлическом кристалле нет атомов металла. Откуда следует, что верно только первое ваше утверждение.

[lhc_boinc@yahoo.com]

Конечно нужен не столько атом калия, сколько электрон. Кто что притягивает я бы не рискнул утверждать, что-то определенное по этому поводу. Там сложный взаимный диалектический процесс.

Спасибо) Ну и, надеюсь, последний вопрос)

Цезий находится в электрохимическом ряду активности металлов правее лития. Если я правильно понимаю, это значит что катион цезия восстановится (кое где пишут - "разрядится") при соприкосновении с литиевой кристаллической решеткой, а вот катион лития, при соприкосновении с цезиевой решеткой уже не сможет восстановится... Вопрос в том, что ему помешает? Может он для этого слишком мощно «облеплен» молекулами воды? Или это как то связано, что электроны в кристаллической решетке цезия сильнее связаны с самой решеткой?

[Гесс]

цезий будет реагировать не с катионами лития а с водой. причем со взрывом.
кстати цезий - более активный металл чем литий, так что в инертном растворителе процесс (как минимум в теории) идет в сторону вытеснения лития из соли (или гидроксида) и растворения цезия. На практике играет еще например растворимость, что обсуждалось и проверялось экспериментально в одной из тем тут.
Разрядится - это про электролиз.
В водных растворах имеет смысл говорить о реакции скажем железного гвоздя в растворе медного купороса.

[lhc_boinc@yahoo.com]

цезий будет реагировать не с катионами лития а с водой. причем со взрывом.
кстати цезий - более активный металл чем литий, так что в инертном растворителе процесс (как минимум в теории) идет в сторону вытеснения лития из соли (или гидроксида) и растворения цезия. На практике играет еще например растворимость, что обсуждалось и проверялось экспериментально в одной из тем тут.
Разрядится - это про электролиз.
В водных растворах имеет смысл говорить о реакции скажем железного гвоздя в растворе медного купороса.

Сформулирую более обще)
Есть два металла — A и B, B в электрохимическом ряду активности правее, чем A, т. е. менее активный. Катион металла B восстановится при соприкосновении с кристаллической решеткой из металла A, а вот катион металла A, при соприкосновении с решеткой из металла B уже не сможет восстановится... Вопрос в том, что ему помешает? Чего ему не хватает чтобы получить свой электрон (или электроны)?

[avor]

Энергетический баланс процесса перехода активного металла из раствора( т.е. приобретение электрона, потеря гидратной оболочки и образование кристаллической решетки) и перехода менее активного металла в раствор (т.е. покидание кристаллической решетки с потерей электрона и переход в раствор с гидратированной оболочкой) не в пользу образования более активного металла из раствора.

Чем активнее металл тем слабее он удерживает электрон и тем меньше его выгода от приобретения электрона, так же и меньше прочность кристаллической решетки такого металла и меньше энергетическая выгода ее образования.

[lhc_boinc@yahoo.com]

Энергетический баланс процесса перехода активного металла из раствора( т.е. приобретение электрона, потеря гидратной оболочки и образование кристаллической решетки) и перехода менее активного металла в раствор (т.е. покидание кристаллической решетки с потерей электрона и переход в раствор с гидратированной оболочкой) не в пользу образования более активного металла из раствора.

Чем активнее металл тем слабее он удерживает электрон и тем меньше его выгода от приобретения электрона, так же и меньше прочность кристаллической решетки такого металла и меньше энергетическая выгода ее образования.

Т.е. реакции, когда металл восстановитель менее активный чем металл — окислитель, не происходят, потому что при такой реакции вместо выделения энергии, должно происходить скорее ее поглощение? Иными словами: [Энергия восстановления] + [Энергия окисления] < 0 ?

[Гесс]

Сидит значит железный гвоздь. В воде. И плевал он в первом приближении на воду. Он металл неактивный, электроны у него вода отбирает плохо, короче хорошо сидит. И тут подплывает катион меди и говорит. - Чувааак! Я ваще по жизни металл пассивный, но тут такая история, короче у меня мои электроны сульфат забрал. Вон он кстати плывет. Ну сульфат мы не осилим, но ваще есть предложение - ты мне дашь свои электроны, ты ж активный, электроны держишь неахти... Ну железо и отдает. Медь из катиона превращается в нейтральную и садится на гвоздь. А катион железа сваливает в раствор. Поплавав он возвращается к заросшему медью гвоздю и говорит - не, давай назад. А медь ему - ты кто такой, ты ваще знаешь какой у меня окислительный потенциал? Ну вот и сказочке п...ец

[vadim_chik]

Сидит значит железный гвоздь. В воде. И плевал он в первом приближении на воду. ..... Ну вот и сказочке п...ец

Дал почитать жене... хохотала до коликов в животе

[lhc_boinc@yahoo.com]

Все бы хорошо, и можно было бы закончить на этом, но вот что смущает — при добавлении металла в чистую воду от него отщепляются катионы. Т.е. происходит только полуреакция окисления. Ничего не восстанавливается.
В то же время, катион менее активного металла, контактируя с кристаллической решеткой, получает из нее свободный электрон (как мы выяснили ранее). Это не значит, что тут же из решетки должен выскочить катион металла из которого состоит решетка. Т.е. происходит только полуреакция восстановления. Ничего не окисляется.
Т.е. получается что в реакциях где один металл вытесняет другой из раствора его соли, полуреакции окисления и восстановления как то слабо друг с другом связана в плане причинно следственных связей. Окисление идет само по себе, восстановление — само по себе.
Это так и есть?

[Гесс]

Все бы хорошо, и можно было бы закончить на этом, но вот что смущает — при добавлении металла в чистую воду от него отщепляются катионы. Т.е. происходит только полуреакция окисления. Ничего не восстанавливается.

А водород который валит из раствора?

В то же время, катион менее активного металла, контактируя с кристаллической решеткой, получает из нее свободный электрон (как мы выяснили ранее). Это не значит, что тут же из решетки должен выскочить катион металла из которого состоит решетка. Т.е. происходит только полуреакция восстановления. Ничего не окисляется.

Он получает электрон, восстанавливается и садится на поверхность. И да, с электрода в раствор уходит катион более активного металла (окислившегося). Не готов сказать какие рамки у "тут же", но "положительно заряженную воду" и "отрицательно заряженную воду" можно получить только у Кашпировского.

[avor]

Это так и есть?

Нет - это так НЕ ЕСТЬ. Есть каша из не переваренных знаний у вас в голове.

[lhc_boinc@yahoo.com]

Это так и есть?

Нет - это так НЕ ЕСТЬ. Есть каша из не переваренных знаний у вас в голове.

В книге "Основы электрохимии" Вапиров В.В., Ханина Е.Я., Волкова Т.Я. вот что пишут:

"Рассмотрим механизм возникновения электродного потенциала на примере ионно-металлического электрода, который представляет собой металлическую пластину, погруженную в полярную жидкость. Как известно, в кристаллической решетке металлов находятся как атомы, так и ионы, связанные подвижным равновесием:

.....

Под действием полярных молекул воды ионы поверхностного слоя металла гидратируются и переходят в раствор, заряжая его положительно, а избыток электронов на металле создают отрицательный заряд. "

Этот текст корректен? Т.е. авторы не дезинформируют читателя?

Потому что тут вроде как написано:
- что катионы были на поверхности металла до погружения в воду.
- катионы с этой самой поверхности металла выходят в воду, только под действием обычных молекул воды, без восстановления катионов водорода или другого металла.

[avor]

Вас не насторожило, что процитированный вами текст начинается со слов "Рассмотрим механизм возникновения электродного потенциала" И нигде в тексте не упоминается химическая реакция?

[lhc_boinc@yahoo.com]

Вас не насторожило, что процитированный вами текст начинается со слов "Рассмотрим механизм возникновения электродного потенциала" И нигде в тексте не упоминается химическая реакция?

Ну глава начинается так :

"2. Электродный потенциал
Одним из центральных понятий в электрохимии является электродный потенциал, который связан с возникновением двойного электрического слоя на границе металл раствор. "

а дальше - то что я уже скинул ранее

Я так понял, что речь идет просто о помещении куска металла в чистую воду и там уже ионы выделяются с решетки в воду.
Между решеткой и растворенными ионами возникает разность потенциалов: решетка - минус, раствор вокруг куска металла - плюс, далее концентрация ионов падает, по мере удаления от куска металла