Ladingsscheiding

Bartsel

Gister kwam over een te groot aantal glazen bier de volgende discussie op gang.

Stel, je hebt een bak met zout water. De bak zet je tussen twee elektroden waarover een zeer hoge electrische spanning staat (gelijkstroom). De elektroden raken de bak niet.

Is het nu zo dat de Na+-ionen door het electrische veld richting anode getrokken worden en de Cl- ionen richting kathode? En zo ja, wat zou er gebeuren als je plots een schot middenin de bak water zou plaatsen? Feitelijk zou je dan een netto positief en een netto negatief geladen compartiment hebben. En als dit zo is, wat krijg je dan als je de oplossingen uit beide compartimenten indampt? Na+(s) en Cl-(s)?

I wonder, graag de mening van u allen (Jan, doe je best)

Bart

Jan van de Velde

Gister kwam over een te groot aantal glazen bier de volgende discussie op gang.

Als het bier is in de man, is de wijsheid in de kan......

Nou, eens zien of ik een stok in het hoenderhok kan gooien:

Feitelijk zou je dan een netto positief en een netto negatief geladen compartiment hebben.

Nee, en al helemaal niet "feitelijk".

Door de plaatsing van die elektroden krijg je namelijk nauwelijks scheiding van ionen, en al helemaal niet doorheen heel de bak. Je mag je dat niet voorstellen als een zwembad met een schoolklas waarbij de meisjes plotseling rondjes rond de meester gaan zwemmen, en de jongens rondjes rond de juffrouw.

Een natriumion wordt naar de anode getrokken, neemt een elektron op en slaat er op neer. Die anode zal dat elektron echter ergens vandaan moeten halen, en die komt via de spanningsbron (elektronenpomp) uiteindelijk uit de kathode, waar een chloride-ion dat moet afgeven (onder vorming van chloorgas).

Dus rond de anode wordt Na+ uit de oplossing nabij de elektrode gehaald, en evenveel chloride-ionen worden uit de nabijheid van de anode weggeduwd onder invloed van het potentiaalverschil tussen de elektroden. De oplossing rondom de elektrode wordt zo armer aan zowel natrium als aan chloride-ionen. Rond de kathode gebeurt het omgekeerde in die zin dat hier chloorgas iontwijkt en natrium-ionen weggeduwd worden oiv het potentiaalverschil, zodat de omgeving armer wordt aan zowel chloride-ionen als aan natrium-ionen. Ook hier wordt de oplossing dus armer.

Vergeet intussen niet dat een ion een lading heeft, en als zodanig dus ook zelf een elektrisch veld heeft. Komen er per ongeluk wat chloride-ionen op een kluitje in de oplossing, dan duwen die elkaar van zich weg, en trekken intussen bovendien hard aan die natrium-ionen. Allemaal miniatuur-elektrodetjes in oplossing.

Kortom, neem een pipet en neem een monstertje waar ook in je oplossing, en je zult steeds overal in je oplossing een vrijwel gelijke concentratie aantreffen, die elektrisch perfect in evenwicht is.

<schoolmeestermodus aan>

P.S. het woord elektriciteit is van Griekse oorsprong, en we schrijven elektriciteit, elektronen e.d. dan ook met een "k"

<schoolmeestermodus uit>

Wie vult de details aan, en wijst me op de versimpelings-bloopers???

Bartsel

Jan!

Dank.

Echter: ik doelde op een situatie waarbij de elektroden NIET de oplossing raken.

Wat dan?

Bart

Jos Tieleman

Ik denk dat het alleen theoretisch mogelijk is om de natriumionen bij de - pool en de chlorideionen bij de + pool te krijgen. In werkelijkheid is het onmogelijk.

Dat laat onderstaande berekening zien.

Stel Je hebt een bak van 10 liter met een 1 Molair zoutoplossing (ongeveer zeewater). Alle na-ionen zitten links en alle Cl-ionen rechts op 25 cm van elkaar.

Ze zullen elkaar dan aantrekken en niet zo'n beetje ook.

Ergens in binas staat de formule:

F=lading1*lading2*C/ (r*r)

C=9E9

lading1 en lading2 zijn 1E6 (1 mol is ca 1E5 coulomb)

r=25 cm = 0,25 m

invullen geeft F=14E22 Newton.

Je moet wel een heel sterke spanningbron hebben.

Als je de spanningsbron uitschakelt zullen de ladingen met een klap tegen elkaar opbotsen. Je kan er dan beter niet bij zijn want de klap is echt groot.

14E22 newton over 0,25 m geeft 3,5E22 Joule. Dit is evenveel als 350 duizend waterstofbommen van 25 megaton.

Deze energie moet je er eerst instoppen wat ook al aangeeft dat je een belachelijk sterke spanningsbron nodig hebt.

Jan van de Velde

Echter: ik doelde op een situatie waarbij de elektroden NIET de oplossing raken.

Ik las dat ze de bak niet mochten raken, en vroeg me al af wat je daarmee bedoelde.

Jos Tieleman schrijft een mooi verhaal voor dat geval, maar daarbij gaat hij er van uit dat ook daadwerkelijk alle lading geconcentreerd wordt tegen de uiteinden van de bak. Dat zal inderdaad enorme krachten vergen.

Maar ik denk dat we er inderdaad van uit mogen gaan dat er in elk geval een zekere mate van ladingsscheiding optreedt, waarbij dat idee van een tussenschot plaatsen en zo twee ongelijk geladen oplossingen overhouden uitvoerbaar moet zijn. We hebben zo uiteindelijk volgens mij een soort chemische condensator gecreëerd.

Zodra dat tussenschot er staat en de elektroden worden uitgeschakeld, vliegt alle "overschot"lading natuurlijk wel op dat tussenschot af.

En ik heb er eigenlijk geen idee van wat er dan gebeurt als je wilt gaan indampen.

Nog niet zo' "bezopen" vraag, op deze manier gesteld.....

physicalattraction

Volgens mij gebeurt er hetzelfde als bij een plasma in een elektrisch veld. Alle ionen verschuiven een heel klein beetje, waardoor de ionen in de oplossing een elektrisch veld opwekken tegengesteld aan het elektrisch veld van de elektroden. Op iedere plek (op een zeer miniscuul randje na) heerst er echter een uniforme concentratie van zowel positieve als negatieve ionen. Dit verschijnsel heet quasi-neutraliteit. Ik ben er echter niet zeker van of dit ook in een opgelost zout gebeurt, maar dat is wat ik me kan voorstellen.

Bartsel

Het is dus geen wonder dat we er dronken niet uit kwamen.

Ik kan me wel vinden in de laatste suggestie: zodra alles maar een beetje schuift wordt er een elektrisch veld gecreeerd dat tegenwerkt. In een uiteindelijk statische toestand zal zoiets welhaast moeten gebeuren zegt mijn intuitie.

Hmm.

Jan van de Velde

Op iedere plek (op een zeer miniscuul randje na) heerst er echter een uniforme concentratie van zowel positieve als negatieve ionen.

Door het aanleggen van een steeds groter potentiaalverschil moet dat minuscule randje dan toch minder minuscuul kunnen worden gemaakt?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Ladingsscheiding

Ladingsscheiding

Re: Ladingsscheiding

Re: Ladingsscheiding

Re: Ladingsscheiding

Re: Ladingsscheiding

Re: Ladingsscheiding

Re: Ladingsscheiding

Re: Ladingsscheiding