I	t	m1	m2	Δm	M	kteor	kobl∓u(kobl)	Fobl∓u(Fobl)
[mA]	[min]	[g]	[g]	[g]	[g/mol]	10^-6[g/C]	10^-6[g/C]	[C/mol]
270	40	73,6930	73,9084	0,2154	63,546	329	332∓2,3	95 700∓660

Obliczenia:

• Obliczono masę miedzi wydzielona na elektrodzie:

m = m₂ − m₁ = 73, 9084 − 73, 6930 = 0, 2154[g]

• Obliczono teoretyczna wartość równoważnika elektrochemicznego:

$$k_{\text{teor}} = \frac{M}{\text{wF}} = \frac{63,546\lbrack\frac{g}{\text{mol}}\rbrack}{2 \bullet 96\ 485\lbrack\frac{C}{\text{mol}}\rbrack} = 3,29 \bullet 10^{- 4}\lbrack\frac{g}{C}\rbrack$$

• Obliczono doświadczalną wartość równoważnika elektrochemicznego:

m = k_oblIt

$$k_{\text{obl}} = \frac{m}{\text{It}} = \frac{0,2154\lbrack g\rbrack}{270 \bullet 10^{- 3}\lbrack A\rbrack \bullet 40 \bullet 60\lbrack s\rbrack} = 3,32 \bullet 10^{- 4}\left\lbrack \frac{g}{\text{As}} \right\rbrack = 3,32 \bullet 10^{- 4}\lbrack\frac{g}{C}\rbrack$$

• Obliczono doświadczalną wartość stałej Faradaya:

$$F_{\text{obl}} = \frac{M}{wk_{\text{obl}}} = \frac{63,546\lbrack g/mol\rbrack}{2 \bullet 3,32 \bullet 10^{- 4}\lbrack\frac{g}{C}\rbrack} = 95\ 700\left\lbrack \frac{C}{\text{mol}} \right\rbrack$$

• Obliczono niepewności pomiaru:

dokładność wagi analitycznej: 0,0001g

niepewność pomiaru masy: $u\left( m \right) = \frac{0,0001\lbrack g\rbrack}{\sqrt{3}} = 5,8 \bullet 10^{- 5}\lbrack g\rbrack$

niepewność pomiaru czasu: u(t)=10[s]

klasa amperomierza: 0,5

zakres amperomierza: 300[ma]

niepewność pomiaru natężenia prądu: $u\left( I \right) = \frac{0,5 \bullet 300\lbrack mA\rbrack}{100} = 1,5\left\lbrack \text{mA} \right\rbrack = 1,5 \bullet 10^{- 3}\lbrack A\rbrack$

niepewność wyznaczenia równoważnika elektrochemicznego:

$${u(k}_{\text{obl}}) = \sqrt{{\lbrack\frac{\partial k_{\text{obl}}}{\partial m}u\left( m \right)\rbrack}^{2} + {\lbrack\frac{\partial k_{\text{obl}}}{\partial I}u\left( I \right)\rbrack}^{2} + {\lbrack\frac{\partial k_{\text{obl}}}{\partial t}u\left( t \right)\rbrack}^{2}} = \sqrt{{\lbrack\frac{u\left( m \right)}{\text{It}}\rbrack}^{2} + {\lbrack\frac{- m \bullet \ u\left( I \right)}{I^{2}t}\rbrack}^{2} + {\lbrack\frac{- m \bullet \ u\left( t \right)}{t^{2}I}\rbrack}^{2}} = \sqrt{{\lbrack\frac{5,8 \bullet 10^{- 5}}{270 \bullet 10^{- 3} \bullet 40 \bullet 60}\rbrack}^{2} + {\lbrack\frac{- 0,2154 \bullet \ 1,5 \bullet 10^{- 3}}{{(270 \bullet 10^{- 3})}^{2} \bullet 40 \bullet 60}\rbrack}^{2} + {\lbrack\frac{- 0,2154 \bullet \ 10}{{(40 \bullet 60)}^{2} \bullet 270 \bullet 10^{- 3}}\rbrack}^{2}} = 2,3 \bullet 10^{- 6}\lbrack\frac{g}{C}\rbrack$$

niepewność wyznaczenia stałej Faradaya:

$${u(F}_{\text{obl}}) = \sqrt{{\lbrack\frac{\partial F_{\text{obl}}}{\partial k_{\text{obl}}}u\left( k_{\text{obl}} \right)\rbrack}^{2}} = \sqrt{{\lbrack\frac{- M \bullet \ u\left( k_{\text{obl}} \right)}{{k_{\text{obl}}}^{2}w}\rbrack}^{2}} = \sqrt{\left\lbrack \frac{- 63,546\left\lbrack \frac{g}{\text{mol}} \right\rbrack \bullet \ 2,3 \bullet 10^{- 6}\left\lbrack \frac{g}{C} \right\rbrack}{\left( 3,32 \bullet 10^{- 4}\left\lbrack \frac{g}{C} \right\rbrack \right)^{2} \bullet 2} \right\rbrack^{2}} = 660\lbrack\frac{C}{\text{mol}}\rbrack$$

Wnioski:

• Stała Faradaya wyznaczona na podstawie doświadczenia zgadza się z jej wartością tablicową:

95 700-660 < 96485 < 95 700+660

• Doświadczalna wartość równoważnika elektrochemicznego odbiega nieznacznie od wartości teoretycznej:

329<332-2,3

Na podstawie uzyskanych wyników wnioskować można, że przyczyną rozbieżności miedzy wartościami doświadczalnymi a wartościami tablicowymi jest użycie mniej dokładnych przyrządów.