※ 引述《licklabium (轉體側身並步起跳回位)》之銘言:
: 我們找到比較合理的答案了,有人做過科展了
: 網址如下:http://activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/48/high/031627.pdf
: 我把裡面和此問題有關的推論截錄在下面
: ***************************************************************
: 1. 銅線 硫酸鋅 鋅棒(Zn-Cu 電池)
: 在標準鋅銅電池中,負極反應Zn→Zn2++2e-,正極反應Cu2++2e-→Cu。但在銅線鋅
: 棒電池中正極無銅離子可還原。我們認為溶液中的氫離子代替了銅離子參與反
: 應。但我們並未在實驗中看見正極冒泡,可能是電流太弱導致冒泡不明顯。各項
: 數值接近實驗一銅橋。
: ***************************************************************
: 此數值和伏打最初做出來的電池的電壓相當,約1伏特
: 我也有在其他的實驗報告中找到有推論是氫離子來還原的
: 看來這可能是答案了…
: 只是,1伏特的電壓,不知道要如何依據數據來得到?
: 恐怕又是另一個傷腦筋的問題了…
: 以上供各位參考
這實驗還蠻好玩的.
不過水溶液中的化學反應遠比想像要複雜很多(問化學系的應該更有心得. )
幾年前我曾經很無聊地做了幾組實驗.
條件很簡單, 就是鋅片泡在氫氧化鈉水溶液裡頭.
有沒有人想猜猜看這杯水有幾條反應方程式?
我翻了一些參考資料, 加上電位量測的結果...
保守估計嘛, 大約有二十幾條反應式同時進行中.
光是鋅在水中, 就有鋅離子(一價二價), 氧化鋅, 過氧化鋅, 氫氧化鋅...
還有那種鋅離子接氧離子接氫氧根之類的鬼咚咚, 而且未必是簡單整數比.
所以當你把鋅跟銅放在一起反應的時候, 杯子裡有一堆競爭條件.
(沒查過, 不過我懷疑可能有六七十條反應式會成立, 或許還有所低估. )
其中一部分方程式直接在杯子裡交換電荷, 然後反應完畢.
這種途徑不會表現在電流上.
問題在於反應式的平衡會受到濃度影響.
這些濃度因素, 也不見得整杯都處在均質狀態.
它們有可能呈現某種梯度分布(我甚至還想過用擴散方程式估計. )
結果會造成某些反應途徑一樣有機率發生(事實上幾乎每條方程式都會發生. )
當然, 其中的幾條反應途徑一定要靠外部的電線交換電子.
譬如 Zn-Zn(2+)||Cu(2+)-Cu, 最明顯的:
Zn + Cu(2+) -> Zn(2+) + Cu
走這一條方程式的要有電線, 不然找不到鋅原子.
鹽橋顯然是讓主要反應走上面這條方程式
但是不要問我為什麼鹽橋有這種本事, 我也不知; 請去為難化學系的傢伙們.
當整個電池放電的時候...
初期中期跟後期主要的能量釋放途徑應該都不一樣.
因為杯子裡面的反應物濃度不一樣了.
而你所量測到的電壓, 是一大堆反應加總之後的結果.
所以它不但可能出現奇怪的電壓, 甚至還會隨著時間而有所改變.
回到這個實驗, 考慮 Zn + Zn(2+) + Cu 的系統.
老實說我不認為氫離子會是唯一可以還原的東西.
鋅有一價二價, 銅也有一價二價.
此外還有氫離子, 氧離子, 氧氣, 氫氧根與水分子... 等等.
譬如水中的氧氣直接跟鋅化合成 ZnO (這條也是主要的途徑之一. )
那也可以消化 Zn -> Zn(2+) + 2e- 所產生的兩個電子.
(鋅離子濃度夠高之後, 連空氣中的二氧化碳都會參與反應. )
總之, 事情很複雜... 嘿.
至於鹽橋嘛, 我會說, 對大自然而言, 鹽橋完全不重要.
譬如鐵生鏽就不需要鹽橋.
不管有沒有鹽橋, 反應都會努力地發生.
但是有了鹽橋, 則可以讓人類最喜歡的那幾條反應途徑出頭天.
--
新詩練習:新鮮。踩破初春裡的狗大便;不經意的滄桑,滿溢著嫩黃的喜悅。
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 140.112.218.110