ROK 1I GRUPA 3 ZESPÓŁ 6	Kulewski Paweł Król Andrzej	ĆWICZENIE NR 11	OCENA:
DATA: 21.10.1997	TEMAT: OGNIWA GALWANICZNE. SIŁA ELEKTROMOTORYCZNA OGNIW GALWANICZNYCH.

Cel ćwiczeń:

- zapoznanie się z budową i mechanizmem działania oraz zastosowaniem odwracalnych ogniw galwanicznych do pomiaru wielkośći termodynamicznych, charakteryzujących reakcje chemiczne i własności roztworów.

- pomiar sił elektromotorycznych ogniw galwanicznych i wyznaczenie na ich podstawie stężeń substancji potencjałotwórczych

Przebieg:

Mierzymy siły elektromotoryczne następujących ogniw

1. (-)ZnZnSO₄ 1MCuSO₄ 0,1MCu(+)

2. (-)CuCuSO₄ 0,1MKCl 1MCuSO₄ 0,1MCu(+)

3. (-)CuCuSO₄ 0,01MKCl 1MCuSO₄ 0,1MCu(+)

(-)CuCuSO₄ 0,01MKCl 1MCuSO₄ 1MCu(+)

(-)AgAgCl _NASNH₄NO₃AgNO₃ 0,01MAg(+)

za pomocą układu kompensacyjnego Pegendorffa.

Numer	Siła elektromotoryczna ogniwa nr:
pomiaru	1	2	3	4	5
1	1071,2 mV	9,5 mV	7,8 mV	42,6 mV	8,7 mV
2	1070,9 mV	10,2 mV	7,7 mV	42,5 mV	9,76 mV
3	1070,5 mV	10,3 mV	8,0 mV	42,4 mV	9,8 mV
4	1070,5 mV	-	-	-	10,01 mV
5	1070,1 mV	-	-	-	-

Opracowanie:

Obliczenie teoretycznej siły elektromotorycznej zadanych ogniw przeprowadzamy przy pomocy wzoru:

(1)

gdzie:

R - uniwersalna stała gazowa = 8,314

T - temperatura = 295 K

z - liczba elektronów biorących udział w reakcji

F - stała Faradaya = 96500

C₁ - stężenie elektrolitu przy elektrodzie ujemnej

C₂ - stężenie elektrolitu przy elektrodzie dodatniej

E_O - standardowa siła elektromotoryczna ogniwa

Stabilność ogniwa to maksymalna bezwzględna wartość różnicy średniej arytmetycznej a pięciu pomiarów i pojedynczego pomiaru.

Ad 1. (-)ZnZnSO₄ 1MCuSO₄ 0,1MCu(+)

E_O = 1,1 mV z = 2 C₁ = 1 mol/dm³ C₂ = 0,1 mol/dm³

Więc teoretyczna SEM tego ogniwa E_T1 = 1129 mV

Siła zmierzona E_Z1 = ( 1071,2 + 1070,9 + 1070,5 + 1070,5 + 1070,1 ) / 5

E_Z1 = 1070,54 mV

Stabilność 1070,54 -1071,2= 0,66 mV

Ad 2. (-)CuCuSO₄ 0,1MKCl 1MCuSO₄ 0,1MCu(+)

E_O = 0 mV z = 2 C₁ = 0,1 mol/dm³ C₂ = 0,1 mol/dm³

Więc teoretyczna SEM tego ogniwa E_T2 = 0 mV

Siła zmierzona E_Z2 = ( 9,5 + 10,2 + 10,3 ) / 3 E_Z2 = 10 mV

Stabilność 10 - 9,5= 0,5 mV

Ad 3. (-)CuCuSO₄ 0,01MKCl 1MCuSO₄ 0,1MCu(+)

E_O = 0 mV z = 2 C₁ = 0,01 mol/dm³ C₂ = 0,1 mol/dm³

Więc teoretyczna SEM tego ogniwa E_T3 = 29,5 mV

Siła zmierzona E_Z3 = ( 7,8 + 7,7 + 8 ) / 3 E_Z3 = 7,83 mV

Stabilność 7,83 - 8= 0,17 mV

Ad 4. (-)CuCuSO₄ 0,01MKCl 1MCuSO₄ 1MCu(+)

E_O = 0 mV z = 2 C₁ = 0,01 mol/dm³ C₂ = 1 mol/dm³

Więc teoretyczna SEM tego ogniwa E_T4 = 58,5 mV

Siła zmierzona E_Z4 = ( 42,6 + 42,5 + 42,2 ) / 3 E_Z4 = 42,43 mV

Stabilność 42,43 - 42,2= 0,23 mV

Ad 5. (-)AgAgCl _NASNH₄NO₃AgNO₃ 0,01MAg(+)

Obliczenie stężenia roztworu AgCl, który sporządzamy ze 100 cm³ 0,01m. AgNO₃ i z 0,2 cm³ 1M. KCl

AgNO₃ + KCl = AgCl + KNO₃

W 100 cm³ 0,01 M. AgNO₃ jest „x” moli Ag

1000 cm³ = 0,01 mola

100 cm³ = x mola x = 0,001

W 100 cm³ 0,01 M. AgNO₃ mamy 0,001 mola Ag

W 0,2 cm³ 1 M. KCl mamy „x” moli Cl

1000 cm³=1 mol

0,2 cm³ = x moli x = 2*10^-4

W 0,2 cm³ 1 M. KCl mamy 2*10^-4 mola Cl

W reakcji tworzenia AgCl zostanie zużyty cały Cl to otrzymamy tylko 2*10^-4 mola AgCl w 102 cm³ roztworu. Stężenia otrzymanego AgCl wyraża się wzorem:

C₁ = ( 2*10^-4 * 1000 ) / 102 = 0,002 mol/dm³

Obliczamy SEM tego ogniwa

E_O = 0 z=2 C₁ = 0,002 mol/dm³ C₂ = 0,01 mol/dm³

Więc teoretyczna SEM tego ogniwa E_T5 = 20 mV

Siła zmierzona E_Z5 = ( 8,7 + 9,76 + 9,8 + 10,01 ) / 4 E_Z5 = 9,56 mV

Stabilność 9,56 - 8,7= 0,86 mV

Aby obliczyć stężenie roztworu otrzymanego od prowadzącego na podstawie zmierzonej siły elektromotorycznej ogniwa postępujemy w następujący sposób, do równania jeden podstawiamy następujące wartości:

E_O = 0 z = 2 R = 8,314 T = 295 F = 96500 C₂ = 0,01

Po podstawieniu i obliczeniu otrzymujemy że C₁ = 0,004 czyli jest 2 razy większe niż wyliczone teoretycznie.

Błąd wartości C₁ obliczamy ze wzoru:

ΔC₂ = 5% = 0,05

de = 0,00004

Tak więc ΔC₁ = 2,179*10^-4 mol/dm³

[ ( 2,179 * 10^-4 ) / 0,004 ] * 100% = 5,4475%

Obliczenie iloczynu rozpuszczalności AgCl

Ponieważ [Cl^-] = [Ag⁺] = 2*10^-4 mol/dm³

więc L = (2*10^-4)² = 4*10^-8

Schemat ogniwa	Zmierzona SEM ± stabilność	Wyliczona SEM
(-)ZnZnSO4 1MCuSO4 0,1MCu(+)	1070,54 ± 0,66 mV	1129 mV
(-)CuCuSO4 0,1MCuSO4 0,1MCu(+)	10 ± 0,5 mV	0 mV
(-)CuCuSO4 0,01MCuSO4 0,1MCu(+)	7,83 ± 0,17 mV	29,5 mV
(-)CuCuSO4 0,01MCuSO4 1MCu(+)	42,43 ± 0,23 mV	58,5 mV
(-)AgAgCl AgNO3 0,01m.Ag(+)	9,56 ± 0,86 mV	20 mV

Numer	Wartości teoretyczne SEM	Wartości zmierzone SEM	log C
1	0 mV	10 mV	log 1
2	29,5 mV	7,83 mV	log 10
3	58,5 mV	42,43 mV	log100

---