「超理文献:超理化学——电化学」：修訂間差異
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Sb是锑星地壳中含量最高的元素，与之相关的化工产业是锑星最重要的经济组成部分。 | [[锑|Sb]]是[[锑星]]地壳中含量最高的元素，与之相关的化工产业是锑星最重要的经济组成部分。 | ||
===流彭工业=== | ===流彭工业=== | ||
[[File:硫硼电解池.png|frame|硫硼工业电解池模型图]] | [[File:硫硼电解池.png|frame|硫硼工业电解池模型图]] | ||
超理反应中电子有时不能直接起作用，还需要一些高能过程转化。从粒子加速器中不断射 | 超理反应中电子有时不能直接起作用，还需要一些高能过程转化。从粒子加速器中不断射出[[鉲|Ka]]原子，沿着导线运动，轰击电解池中的Sb原子，将Sb原子轰为S粉末(不是硫)、b粉末和电子。b粉末更容易吸引电子，被还原为B，S粉末则缺少电子可吸引，被氧化为S。 | ||
{{化学方程式|Sb|S^{*}+b^{*}|cond=Ka | {{化学方程式|Sb|S^{*}+b^{*}|cond=Ka-Shoot}} | ||
{{化学方程式|b^{*}+2e^{-}|B}} | {{化学方程式|b^{*}+2e^{-}|B}} | ||
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总反应为: | 总反应为: | ||
{{化学方程式|Sb( | {{化学方程式|Sb(melt)|S+B|cond=electricity}} | ||
二者都是重要的化工原料，故流彭工厂的收入相当可观。 | 二者都是重要的化工原料，故流彭工厂的收入相当可观。 | ||
但是，读者可能会有疑问：不是还有反应： | 但是，读者可能会有疑问：不是还有反应：{{化学方程式|Sb|S+B|cond=ZMY}}吗？为何不直接使用这个反应？ | ||
{{化学方程式|Sb|S+B|cond= | |||
①既然条件为“发功”，就要有人值守在反应堆前不断发功，不符合工业自动化的要求。 | ①既然条件为“发功”，就要有人值守在反应堆前不断发功，不符合工业自动化的要求。 | ||
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===NiSb的转化=== | ===NiSb的转化=== | ||
[[File:NiSb转化电解池.png|thumb|336px|NiSb转化电解池]] | [[File:NiSb转化电解池.png|thumb|336px|NiSb转化电解池模型图]] | ||
物质总是有由不稳定向稳定转化的趋势，像地球上的Si元素一般都以{{Chem|SiO2}}存在一样，锑星上的Sb一般都以NiSb的形式存在。但是，拼音定律告诉我们，NiSb对人体有害。2个世纪前，锑星科学家发明电解法转化NiSb，解决了一个千年难题，并为锑星增加了一条重要的经济来源。 | 物质总是有由不稳定向稳定转化的趋势，像地球上的Si元素一般都以{{Chem|SiO2}}存在一样，锑星上的Sb一般都以NiSb的形式存在。但是，拼音定律告诉我们，NiSb对人体有害。2个世纪前，锑星科学家发明电解法转化NiSb，解决了一个千年难题，并为锑星增加了一条重要的经济来源。 | ||
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<math>W=Pt</math> | <math>W=Pt</math> | ||
W就是电解池的能量消耗量，单位为J；Pt是电解过程中消耗Pt电极的物质的量，单位为mol。 | W就是电解池的能量消耗量，单位为J；Pt是电解过程中消耗Pt电极的物质的量，单位为mol。电解的能量转化效率固定为90%，因为有曰：“十个电解九个锑，还有一个赵明毅”。 | ||
==原电池== | |||
===锑星上的原电池原理——以圆电池为例=== | |||
[[File:圆电池模型图.png|thumb|400px|圆电池模型图]] | |||
[[圆|圆元素]]是赵明毅大师发现的元素，且当时制得了少量元素单质。但是赵大师太高兴了，直接将这几mol珍贵的元素单质投入了圆电池的研发，结果他在地球上与化学吧的人争论“最强的碱是什么”时缺少实物证据，惨遭耻笑。现从赵大师的遗落手稿中整理还原圆电池模型如下： | |||
将Yr单质投入，落于纱网上，注水，使水位高于Yr所在位置。Yr即在锑场与电场的作用下开始剧烈反应： | |||
{{化学方程式|Yr|Yr^{+}+e^-}} | |||
没错，只有这样一个半反应！ | |||
Yr离子在电场的作用下聚集于a侧。此时，ab两侧存在明显电势差，可以形成电池，作为输出线路1。 | |||
Yr于水接触发生的是剧烈的放热反应，游离的电子在空气膨胀作用力竖直向上逸散。此时，在装置上部加入垂直图面向里的磁场，电子在洛伦兹力作用下聚集于右侧，两侧形成明显电势差。此时，链接两侧，又可以形成电池，作为输出线路2。 | |||
构想十分美好，但赵大师没想到的是：Yr反应太剧烈，导致加在线路两端的电压突变得很高，直接烧坏线路上的所有负载，且引发实验室爆炸，成为遗憾。 | |||
===金属氢的制取=== | |||
[[File:金属氢制取原电池装置.png|thumb|400px|金属氢制取原电池装置模型图]] | |||
金属氢有金属的物理性质，本身却并非由金属元素原子构成。能量高，被称为“锑星上的‘噬力镓’”。地球上曾经成功制取，但由于其不稳定，仅仅短暂地存在了一段时日。锑星科学家认识到这种物质的直接价值、间接价值和潜在价值，在原电池的模型下成功制取： | |||
一看其原理确实简单，于地球上的原电池相差不大：向正极通入HF，HF电离： | |||
{{化学方程式|HF|H^{+}+F^-|r=1}} | |||
负极反应： | |||
{{化学方程式|2F^{-}-2e^{-}|F_2(g)}} | |||
同时这个反应促使HF电离。 | |||
正极反应则比较复杂。电子先与Sb电极上的Sb结合： | |||
{{化学方程式|Sb+3e^{-}|Sb^{3-} }} | |||
H离子立刻与Sb离子结合： | |||
{{化学方程式|3H^{+}(aq)+Sb^{3-}(aq)|H_3Sb(aq)}} | |||
Sb在锑场下返还电子断键： | |||
{{化学方程式|H_3Sb(aq)|3H(s)+Sb(s)}} | |||
H原子吸附在正极上。反应完成后，用菜刀刮下即可。 | |||
[思考]Sb被还原后，可能与电解质溶液发生反应： | |||
{{化学方程式|2Sb^{3-}(aq)+3Sb^{2-}(aq)|5Sb(s)|r=1}} | |||
这对反应有什么影响？ | |||
解答：这个问题一度困扰电化学家们，后来对溶液里的微粒用记名计算法进行研究(cāi xiǎng)发现：这个反应式是错误的，生成物实为三锑化二锑，即： | |||
{{化学方程式|2Sb^{3-}(aq)+3Sb^{2-}(aq)|Sb_2Sb_3(s)|r=1}} | |||
(*请尝试给这个反应画上双线桥) | |||
且该反应限度很小，对主反应的影响可以忽略不计。但若电解质溶液中存在Ka杂质，会大幅改变反应限度，生成大量三锑化二锑。构造此电池组时切勿混入Ka杂质！ | |||
([思考]部分多为胡扯，请广大读者理性阅读) | |||
==电化学腐蚀及防治== | |||
===Ka轰击引发的腐蚀=== | |||
电解的重要步骤，用Ka的高能粒子流对目标微粒或其宏观聚集体，甚至对分散系进行轰击。这个过程中，高能粒子流难免轰击到一些不相干的微粒，造成腐蚀。 | |||
例如：在电解熔融Sb的电解池中，池壁由玻璃(来自宇宙丝绸之路)制成。Ka难免对二氧化硅进行了轰击： | |||
{{化学方程式|SiO_2|Si+O_2(g)|cond=Ka-Shoot}} | |||
硅单质在阴极沉淀下来，被称为阴极泥；氧气则在阳极逸出。 | |||
特别提醒：电解中产生的杂质通常具有更高的价值。杂质一般都是Pt、Au、氧气(对于锑星来说)等稀有元素单质，固体则沉积在阴(阳)极下成为阴(阳)极泥。归结为一句话：多玩泥巴！ | |||
===锑场下特有的的吸氟腐蚀=== | |||
锑星上氢氟酸比水更常见，在实验器材室见到的水更多是水的氢氟酸溶液。在锑场下，二者与空气中的氟气构成了一个原电池： | |||
负极反应： | |||
{{化学方程式|F_2+2H_2O-2e^{-}|2HOF+2H^+}} | |||
正极反应： | |||
{{化学方程式|2H^{+}+F_2+2e^{-}|2HF}} | |||
可以看出，这个反应吸氟剧烈。故在实验室待久了一定要出来通通风，呼吸新鲜的氟气。 | |||
==说明== | ==说明== | ||
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原载于锑度超理吧：[http://tieba.baidu.com/p/6457080148 超理化学——电化学] | 原载于锑度超理吧：[http://tieba.baidu.com/p/6457080148 超理化学——电化学] | ||
[[Category:超理理论]] | [[Category:超理理论]] | ||
[[Category:超理反应]] | |||
於 2024年3月30日 (六) 04:55 的最新修訂
電解[編輯]
Sb是銻星地殼中含量最高的元素，與之相關的化工產業是銻星最重要的經濟組成部分。
流彭工業[編輯]
超理反應中電子有時不能直接起作用，還需要一些高能過程轉化。從粒子加速器中不斷射出Ka原子，沿着導線運動，轟擊電解池中的Sb原子，將Sb原子轟為S粉末(不是硫)、b粉末和電子。b粉末更容易吸引電子，被還原為B，S粉末則缺少電子可吸引，被氧化為S。
<math>\mathrm{ Sb \xrightarrow{ Ka-Shoot } S^{*}+b^{*} } </math>
<math>\mathrm{ b^{*}+2e^{-} \longrightarrow B } </math>
<math>\mathrm{ S^{*}-2e^{-} \longrightarrow S } </math>
總反應為:
<math>\mathrm{ Sb(melt) \xrightarrow{ electricity } S+B } </math>
二者都是重要的化工原料，故流彭工廠的收入相當可觀。
但是，讀者可能會有疑問：不是還有反應：<math>\mathrm{ Sb \xrightarrow{ ZMY } S+B } </math>嗎？為何不直接使用這個反應？
①既然條件為「發功」，就要有人值守在反應堆前不斷發功，不符合工業自動化的要求。
②電解法的速率比直接裂解法快很多。工業生產中對出產速率的要求較高，故犧牲對物質、能量的利用率。
NiSb的轉化[編輯]
物質總是有由不穩定向穩定轉化的趨勢，像地球上的Si元素一般都以SiO2存在一樣，銻星上的Sb一般都以NiSb的形式存在。但是，拼音定律告訴我們，NiSb對人體有害。2個世紀前，銻星科學家發明電解法轉化NiSb，解決了一個千年難題，並為銻星增加了一條重要的經濟來源。
Ka沖斷NiSb間的魔鍵。在銻星上，Sb離子活潑，自行失電子氧化：
<math>\mathrm{ Sb^{3-}-3e^{-} \longrightarrow Sb } </math>
HCHO放電先於Ni離子：
<math>\mathrm{ HCHO+e^{-} \longrightarrow OH^{-}+CH } </math>
Ni離子通過離子交換膜向陰極室移動，再發生離子反應：
<math>\mathrm{ 3OH^{-}+Ni^{3+} \longrightarrow Ni(OH)_3 } </math>
該反應在提取Sb的同時還能生成重要有機超理化學物質甲炔。是銻星的重要工業。
電解池能耗計算[編輯]
電解使用直流電，並不能直接使用電能表讀數。為了方便計算用電量進而計算電費，銻星科學家發明了一個極為聰明的辦法計算能耗：
<math>W=Pt</math>
W就是電解池的能量消耗量，單位為J；Pt是電解過程中消耗Pt電極的物質的量，單位為mol。電解的能量轉化效率固定為90%，因為有曰：「十個電解九個銻，還有一個趙明毅」。
原電池[編輯]
銻星上的原電池原理——以圓電池為例[編輯]
圓元素是趙明毅大師發現的元素，且當時製得了少量元素單質。但是趙大師太高興了，直接將這幾mol珍貴的元素單質投入了圓電池的研發，結果他在地球上與化學吧的人爭論「最強的鹼是什麼」時缺少實物證據，慘遭恥笑。現從趙大師的遺落手稿中整理還原圓電池模型如下：
將Yr單質投入，落於紗網上，注水，使水位高於Yr所在位置。Yr即在銻場與電場的作用下開始劇烈反應：
<math>\mathrm{ Yr \longrightarrow Yr^{+}+e^- } </math>
沒錯，只有這樣一個半反應！
Yr離子在電場的作用下聚集於a側。此時，ab兩側存在明顯電勢差，可以形成電池，作為輸出線路1。
Yr於水接觸發生的是劇烈的放熱反應，游離的電子在空氣膨脹作用力豎直向上逸散。此時，在裝置上部加入垂直圖面向里的磁場，電子在洛倫茲力作用下聚集於右側，兩側形成明顯電勢差。此時，連結兩側，又可以形成電池，作為輸出線路2。
構想十分美好，但趙大師沒想到的是：Yr反應太劇烈，導致加在線路兩端的電壓突變得很高，直接燒壞線路上的所有負載，且引發實驗室爆炸，成為遺憾。
金屬氫的製取[編輯]
金屬氫有金屬的物理性質，本身卻並非由金屬元素原子構成。能量高，被稱為「銻星上的『噬力鎵』」。地球上曾經成功製取，但由於其不穩定，僅僅短暫地存在了一段時日。銻星科學家認識到這種物質的直接價值、間接價值和潛在價值，在原電池的模型下成功製取：
一看其原理確實簡單，於地球上的原電池相差不大：向正極通入HF，HF電離：
<math>\mathrm{ HF \longleftrightarrow H^{+}+F^- } </math>
負極反應：
<math>\mathrm{ 2F^{-}-2e^{-} \longrightarrow F_2(g) } </math>
同時這個反應促使HF電離。
正極反應則比較複雜。電子先與Sb電極上的Sb結合：
<math>\mathrm{ Sb+3e^{-} \longrightarrow Sb^{3-} } </math>
H離子立刻與Sb離子結合：
<math>\mathrm{ 3H^{+}(aq)+Sb^{3-}(aq) \longrightarrow H_3Sb(aq) } </math>
Sb在銻場下返還電子斷鍵：
<math>\mathrm{ H_3Sb(aq) \longrightarrow 3H(s)+Sb(s) } </math>
H原子吸附在正極上。反應完成後，用菜刀刮下即可。
[思考]Sb被還原後，可能與電解質溶液發生反應：
<math>\mathrm{ 2Sb^{3-}(aq)+3Sb^{2-}(aq) \longleftrightarrow 5Sb(s) } </math>
這對反應有什麼影響？
解答：這個問題一度困擾電化學家們，後來對溶液里的微粒用記名計算法進行研究(cāi xiǎng)發現：這個反應式是錯誤的，生成物實為三銻化二銻，即：
<math>\mathrm{ 2Sb^{3-}(aq)+3Sb^{2-}(aq) \longleftrightarrow Sb_2Sb_3(s) } </math>
(*請嘗試給這個反應畫上雙線橋)
且該反應限度很小，對主反應的影響可以忽略不計。但若電解質溶液中存在Ka雜質，會大幅改變反應限度，生成大量三銻化二銻。構造此電池組時切勿混入Ka雜質！
([思考]部分多為胡扯，請廣大讀者理性閱讀)
電化學腐蝕及防治[編輯]
Ka轟擊引發的腐蝕[編輯]
電解的重要步驟，用Ka的高能粒子流對目標微粒或其宏觀聚集體，甚至對分散系進行轟擊。這個過程中，高能粒子流難免轟擊到一些不相干的微粒，造成腐蝕。
例如：在電解熔融Sb的電解池中，池壁由玻璃(來自宇宙絲綢之路)製成。Ka難免對二氧化硅進行了轟擊：
<math>\mathrm{ SiO_2 \xrightarrow{ Ka-Shoot } Si+O_2(g) } </math>
硅單質在陰極沉澱下來，被稱為陰極泥；氧氣則在陽極逸出。
特別提醒：電解中產生的雜質通常具有更高的價值。雜質一般都是Pt、Au、氧氣(對於銻星來說)等稀有元素單質，固體則沉積在陰(陽)極下成為陰(陽)極泥。歸結為一句話：多玩泥巴！
銻場下特有的的吸氟腐蝕[編輯]
銻星上氫氟酸比水更常見，在實驗器材室見到的水更多是水的氫氟酸溶液。在銻場下，二者與空氣中的氟氣構成了一個原電池： 負極反應：
<math>\mathrm{ F_2+2H_2O-2e^{-} \longrightarrow 2HOF+2H^+ } </math>
正極反應：
<math>\mathrm{ 2H^{+}+F_2+2e^{-} \longrightarrow 2HF } </math>
可以看出，這個反應吸氟劇烈。故在實驗室待久了一定要出來通通風，呼吸新鮮的氟氣。
說明[編輯]
原載於銻度超理吧：超理化學——電化學