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Titolo: Elettrochimica soluzioni

Ho letto del materiale didattico che spiega il comportamento delle 
soluzioni elettrolitiche per capire alcuni fenomeni riguardanti un mio 
campo di interesse, il risanamento murario.
 
Due sono le questioni sulle quali vorrei dei chiarimenti.
 
A quanto ho capito, tra due soluzioni a diversa concentrazione collegate 
con un ponte salino che fa passare gli ioni, portatori di cariche, ma 
non il solvente, si stabilisce una differenza di potenziale.
 
Se non ci fosse il ponte salino, per diffusione si ristabilirebbe 
l'equilibrio della concentrazione; ï¿œ un po' come se si creasse un corto 
circuito per cui tra due soluzioni a diversa concentrazione a contatto 
(penso ad un recipiente in cui sono contenute le due soluzioni, a 
diversa concentrazione - e densitï¿œ - una nella parte bassa del 
recipiente, l'altra sopra questa) la differenza di potenziale elettrico 
non si crea perchï¿œ in questo caso ï¿œ il solvente che si sposta dalla 
concentrazione piï¿œ bassa verso la parte di soluzione piï¿œ ricca. Non 
essendoci ioni che si spostano non c'ï¿œ passaggio di cariche e quindi non 
si crea potenziale elettrico.
 
Chiedo una conferma di aver capito correttamente questo punto.
 
Secondo punto.
Supponiamo che una soluzione risalga per capillaritï¿œ una muratura fino 
ad una certa altezza. Si stabilirï¿œ ad un certo punto un livello di 
equilibrio bagnato/asciutto tra la quantitï¿œ che risale per capillaritï¿œ e 
quella che si perde per evaporazione laterale.
Ora, in tutto il materiale che ho consultato si afferma che, a causa 
dell'evaporazione (dell'acqua di soluzione) si crea una differenza di 
potenziale, nell'ordine dei 100 mV tra la base del muro e la zona di 
evaporazione.
Per quanto detto al punto precedente la soluzione ï¿œ "continua", non ha 
ponte salino, quindi non puï¿œ essere la differenza di concentrazione 
della soluzione salina tra la zona di evaporazione e la base del muro la 
causa della differenza di potenziale.
 
Approfondendo ho scoperto che alcuni attribuiscono alla "movimentazione 
dello strato di Helmholtz" la causa del determinarsi di questa 
differenza di potenziale.
Qui per me la cosa si fa oscura: qualcuno potrebbe spiegarmi meglio?
 
Gianluca
 
 
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-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)
 


 
Vedo che vai subito al pratico :)
In effetti il problema sta proprio qui: qual ï¿œ il principio di 
funzionamento (e che garanzie danno) dei vari sistemi elettrofisici sul 
mercato?
C'entra marginalmente con il post, perï¿œ ti dico brevemente di cosa si 
tratta.
Il metodo ad elettrosmosi attiva applica un campo elettrico costante tra 
muratura (caricata +) ed elettrodi sacrificali infissi nel terreno. I 
dipoli dell'acqua migrano nel verso della diminuzione del campo 
elettrico, poi il muro si asciuga per evaporazione. Il sistema deve 
essere sempre in funzione. Il sistema funziona ed ï¿œ molto usato in 
geotecnica per consolidare fronti argillosi.
 
Esiste anche il sistema ad elettrosmosi passiva: vengono infisse barre 
metalliche dalla base della muratura verso il terreno, abbastanza fitte: 
secondo le ditte che usano il sistema le barre (elettrodi) 
annullerebbero la ddp tra muro e terreno richiamando cariche di segno 
opposto alle estremitï¿œ. Non tutti ritengono che il metodo funzioni... 
(lascio a te un commento su questo).
 
Vi sono poi i cosiddetti sistemi a compensazione di carica i quali usano 
un campo elettromagnetico: a quanto ho capito disturba i legami a ponti 
di idrogeno dell'acqua, in qualche modo depolarizzandola, e quindi 
eliminando il meccanismo della capillaritï¿œ (nei materiali silicei 
l'acqua viene adsorbita --> primo strato di Helmholtz e si crea un 
contatto di tipo "bagnato").
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 dipolo non ha carica netta e non puï¿œ fare meglio che orientarsi
 
Un dipolo elettrico p (vettore) e' pero' soggetto a una
forza netta F (vettore) in un campo elettrico E (vettore)
*non uniforme* (dot = prodotto scalare, grad = gradiente):
 
F = (p dot grad) E,
 
ad es. per la componente x della forza si ottiene:
 
F_x = p_x @E_x/@x + p_y @E_x/@y + p_z @E_x/@z,
 
analogamente per le altre componenti, poi io non so
se un'apparecchiatura reale si possa basare su questo
principio per estrarre efficacemente l'umidita' da un
muro...
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 

 Ciao


 Cambia la costante dielettrica del mezzo ?
 
Certamente la variazione spaziale della costante dielettrica
genera disomogeneita' nel campo, e anche la variazione
spaziale della conduttivita' elettrica (hai parlato di elettroliti)
determinera' disomogeneita' nel campo.
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 

 Ciao
 
 
-- 


 Oppure la conduttivitï¿œ conta in altri modi che non capisco ?
 
Consideriamo un conduttore che sia un elettrolita,
quindi ragionevolmente ohmico, la legge di Ohm
espressa in forma microscopica e':
 
J = sigma * E,
 
con J densita' di corrente elettrica, sigma conduttivita' elettrica,
E campo elettrico, tutte e tre le grandezze misurate in un dato
punto dello spazio, consideriamo ad es. ancora il condensatore
piano "infinito" avente le armature dirette perpendicolarmente
all'asse z e immerso in un mezzo conduttore la cui
conduttivita' sia funzione di z, allora essendo J uniforme
e diretta lungo, z per simmetria e per la conservazione
della carica il campo E risultera' essere funzione di z:
 
E = J / sigma(z).
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 

 ecco, questa mi sembra una pseudospiegazione.
 
Su questo ha risposto ottimamente, da fisico, Giorgio Bibbiani.


 E = J / sigma(z).
 
non credo di intuire (e in realtà sospetto che non lo sia) 
per quale ragione dovrebbe essere uniforme J.
 
A meno che non abbia equivocato, forse si.
Io stavo pensando a disomogeneità laterali (per cui si 
creerebbero corsie parallele a maggiore o minore conduttività).
Se invece una data sezione ortogonale è omogenea, allora OK.
 
 
Essendo in vena di analogie, questa situazione mi ricorda la 
caduta di pressione in un tubo ad aria compressa, in cui la 
densità di corrente equivarrebbe alla portata (uguale in 
ogni sezione del tubo per questione di continuità), il campo 
alla PRESSIONE, la conduttività equivarrebbe al prodotto tra 
la densità del gas e la velocità media delle molecole.
 
A monte ci sarebbe pressione alta (= campo alto), gas denso, 
e quindi, per avere J costante, molecole lente (=poco 
conduttive)
 
A valle pressione (campo) basso, gas rarefatto, e sempre per 
avere J costante, molecole veloci (=molto conduttive)
 
non so fino a che punto regga quest'altra analogia, mah


 
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


 
Lasciamo stare se la corrente ï¿œ stabile o no, allora.
Non penso minimamente di prelevarla dal muro per farci qualcosa :)
A me interessa capire se le micro correnti misurate a causa 
dell'evaporazione - che sono estremamente variabili - sono attribuibili 
alla variazione di concentrazione e quindi alla velocitï¿œ di migrazione 
ionica nella soluzione che impregna il muro (per inciso le quantitï¿œ di 
acqua in muratura fradicia possono arrivare al 20-30% in peso, quindi 
300 kg/mc di acqua in 1 mc di muro sono quantitï¿œ normali).
Se ï¿œ cosï¿œ capisco anche che le piccole ddp misurate non possano produrre 
fenomeni redox.
Ciao.


 piastre, lï¿œ ï¿œ ovvio, ma in soluzione) ?
 
Per simmetria J puo' avere solo la componente z non
nulla (altrimenti, ruotando il sistema intorno all'asse z,
sia le armature che il mezzo conduttore, le cui proprieta'
avevo ipotizzato fossero funzioni solo di z, rimarrebbero
invariate ma J no), e non puo' dipendere dalle
coordinate x e y (altrimenti, per una traslazione
lungo x o y le armature e il mezzo rimarrebbero
invariati ma J no), inoltre J deve anche essere uniforme,
altrimenti date due coordinate z1 e z2 tali che fosse
J(z1) != J(z2) allora la carica contenuta in un cilindro
avente asse lungo z e basi aventi coordinate z1 e z2
divergerebbe al passare del tempo, dato che la corrente
entrante sarebbe diversa da quella uscente e a causa
della conservazione della carica.
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 
 
 
 

 
ne...@netfront.net
 ---
 
 


 migrano nel verso della diminuzione del campo elettrico,
mentre io direi che casomai dovrebbero migrare nel senso opposto.
Ma non mi è affatto chiara la situazione: è certo che se hai
dell'acqua liquida puoi applicare il campo che vuoi, ma le molecole di
H2O non migrano affatto. Come mai?
La ragione è che se per ipotesi una molecola si spostasse per efetto
del campo, ce ne dovrebbe esere un'atra che si sposta in senso
opposto, e quindi non succederà niente.
Al massimo si potrebbe avere un aumento della *pressione* dove il
campo è più intenso, come se ci fosse la gravità.
 
Però come ho detto, non so proprio come schematizzare quello che
succede in un muro bagnato...
 
 
-- 
Elio Fabri
 

 H2O non migrano affatto.
 
 
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_thread_experiment
 
 
:-)
 
Giorgio

 succede in un muro bagnato...
 
non è certamente un sistema tanto semplice.
Andando totalmente OT, mi viene una curiosità collaterale e 
colgo l'occasione per chiedere se si trovino spiegazioni 
soddisfacienti a come una pianta, tipo una sequoia, riesca a 
trasportare acqua sino ad una quota di oltre un centinaio di 
metri (quando una pompa aspirante oltre una undicina di 
metri già cavita). Ho idee confuse al riguardo .
 
ciao


 metri giï¿œ cavita). Ho idee confuse al riguardo .
 
Pare che la spiegazione attualmente piu' accreditata sia quella
che coinvolge il meccanismo cosiddetto di coesione-tensione:
 
http://5e.plantphys.net/article.php?id=99
 
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 

 ok, tanto ï¿œ cosa convenzionale dopotutto.
 
Dipende da cosa intendi per "convenzionale" ;-), il fatto e' che
i dipoli migrano sempre nel verso in cui l'*intensita'* del campo
cresce (ad es., come ricordato egregiamente da Elio, un pezzo
di materiale ferromagnetico che si trovi all'esterno di un solenoide
alimentato che produca un campo magnetico costante e' attratto
verso l'interno, cioe' nel verso in cui il campo e' diventa piu' intenso.
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani 
 

 Ciao
 
vo a leggermelo con grande curiosità


 anodica)
 
Secondo me questo complica solo le cose.
Limitiamoci al muro: non ci sono armature metalliche su cui possono 
avvenire fenomeni redox. Ho solo materiale calcareo e siliceo impregnato 
di soluzione salina, piï¿œ o meno concentrata.



 
Il ragionamento di Elio ï¿œ arguto, perï¿œ ritengo giusta la tua 
osservazione: non siamo nelle condizioni da lui immaginate.
Si tratta di migrazione in un mezzo poroso.
Questa tecnica ï¿œ usata in geotecnica per favorire il consolidamento di 
banchi argillosi: si infiggono due elettrodi, uno collegato al positivo 
di una pila e l'altro al negativo.
La differenza di potenziale ï¿œ nell'ordine delle decine di volt in 
corrente continua.
L'acqua migra verso il polo negativo; qui con un sistema di pompaggio 
viene estratta.


 viene estratta.
 
Come sopra, non vedo perche' l'acqua dovrebbe migrare
necessariamente verso il polo negativo, salvo che la
geometria, che condiziona la variazione spaziale
dell'intensita' del campo, fosse costantemente tale da
favorire appunto tale verso del moto (ad es. potrebbe
darsi che gli elettrodi anodico e catodico fossero
costantemente di forma diversa e opportuna...).
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 
 

 nel verso del campo crescente.
 
Correggo un lapsus, leggasi:
 
il dipolo si orienta spontaneamente
nel verso del campo.
 
-- 
Giorgio Bibbiani
 

 Ciao
 
Uno dei motivi che mi ha spinto ad approfondire i fenomeni 
elettrochimici delle soluzioni ï¿œ capire su cosa si basano i sistemi di 
deumidificazione reperibili in commercio in quanto le loro spiegazioni 
non mi convincevano.
 
Qualcosa ho capito, ma piï¿œ approfondisco e piï¿œ incontro difficoltï¿œ.
Da quanto sono riuscito ad intendere finora, in particolare dai tuoi 
post, in un campo elettrico costante il dipolo dell'acqua si orienta.
Fin qui sono certo di aver capito.
 
Mi sembrava anche di aver capito che un dipolo, in un campo elettrico 
uniforme (vedi tuo post del 22/05/14 - 21:15) si sposta, mentre ora mi 
viene il dubbio che non lo possa fare.
 
Io sono solo un ingegnere e miei studi di fisica risalgono a ben oltre 
25 anni fa.
 
Perï¿œ so una cosa: la tecnologia che permette lo spostamento dell'acqua 
nei terreni e nelle murature esiste e funziona. Funziona perchï¿œ ci sono 
riscontri.
Soprattutto in geotecnica le applicazioni sono molteplici (prova a 
cercare "consolidamento con elettrosmosi attiva").
 
Se perï¿œ mi chiedi il motivo per cui funziona, a questo punto, dopo tutto 
quanto letto e scritto, devo alzare le mani.
(A dire il vero perï¿œ la risposta dovrebbe essere data a me...) ;)


 cercare "consolidamento con elettrosmosi attiva").
 
Qui:
 
http://www.geologia.com/articoli/geot/armilotta.html
 
 
e' scritto:
 
"i cationi coordinano le molecole d'acqua e migrano verso il catodo",
 
quindi parrebbe che si tratti di un fenomeno diverso da quello che
avevamo ipotizzato, in sostanza i cationi (che hanno una carica
netta positiva) con le molecole di acqua coordinate (che hanno
carica netta nulla) migrano appunto come scrivevi verso
l'elettrodo negativo.
 
Ovviamente non mi esprimo riguardo all'efficacia del metodo,
di cui ho appreso l'esistenza or ora...
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani 
 

 Ciao
 
Questo thread mi ï¿œ stato utilissimo per chiarirmi le idee.
Ringrazio tutti coloro che vi hanno partecipato.


 
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 ---
 
 


 potenziale, in direzione opposta).
 
Non c'e' dubbio, da perfetto ignorante mi chiedevo pero'
se i cationi delle specie chimiche che si trovano nei materiali
che dovrebbero essere deumidificati potessero essere piu' efficienti
nel coordinare molecole di acqua e quindi nel trasportarle, e
se questo potesse essere il motivo per cui il geologo, autore
del documento che avevo citato in precedenza, si era
riferito solo ai cationi. Cercando su internet ho scoperto
ad. es. che ci sono grandi differenze tra cationi e anioni nei
rispettivi numeri ed energie di idratazione.
 
Cosa ne dici?
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 
 

 Ciao



 
Stai scherzando? Faccio giï¿œ fatica a seguirti...


"circa di 15 kg/mc quindi 15*10-6 gr/cmc"
Ovviamente 15*10-3 gr/cmc
 
Gianluca

 
ne...@netfront.net
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

 il dipolo si orienta spontaneamente nel verso del campo.
A dire il vero qui c'è una differenza importante fra dipoli elettrici
e magnetici.
 
Per i dip. elettrici succede quello che hai scritto, ma per i dip.
magnetici no, perché a un mom. magnetico è semre associato un mom.
angolare.
Di conseguenza un mom. magnetico non si orienta, ma *precede* attorno
al campo.
L'orientamento si può avere, almeno in parte, ma solo cone conseguenza
d'interazioni. E si tratta di un effetto statistico, legato alla
temperatura.
 
-- 
Elio Fabri