24.11.2010	Mateusz Kaniewski Marcin Górski	Gr.V
Ćwiczenie 17	WYZNACZANIE RÓWNOWAŻNIKA ELEKTROCHEMICZNEGO MIEDZI ORAZ STAŁEJ FARADAY'A

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie procesu elektrolizy wodnego roztworu siarczanu miedzi, wyznaczenie równoważnika elektrochemicznego i stałej Faraday'a.

1. Wykonanie ćwiczenia:

1. Elektrody (katodę i anodę) zanurzyliśmy na chwilę w roztworze kwasu azotowego (1:1), następnie wypłukaliśmy wodą destylowaną i wysuszyliśmy. Tak przygotowaną elektrodę siatkową zważyliśmy na wadze analitycznej, z dokładnością do 0,1 mg .

2. Przełącznikiem ,,POWER” uruchomiliśmy elektrolizer.

3. W uchwytach z zaciskami umieściliśmy elektrody (tak jak na rys.1.). Zważoną elektrodę siatkową i spiralną zamocowaliśmy tak, aby elektroda siatkowa była katodą, a spiralna - anodą.

4. Na podstawie umieściliśmy zlewkę o poj. 150 cm³ napełnioną roztworem siarczanu miedzi.

5. Opuściliśmy elektrody, przy użyciu przełącznika ,,elektrody” (rys.2.), w taki sposób, aby były w całości zanurzone w badanym roztworze, włożyliśmy mieszadełko i odpowiednim przełącznikiem (15) uruchomiliśmy mieszanie.

6. Proces rozpoczeliśmy, ustawiając niewielkie napięcie prądu na panelu oznaczonym ,,V” pokrętłem ,,nastawa” (6), a następnie na panelu ,,A” ustawiliśmy natężenie prądu (2): 0,6 A. Do dokładnego ustawienia wartości natężenia prądu użyliśmy pokrętła ,,precyzer” (3).

7. Przełącznikiem ,,grzanie” (11) ustawiliśmy max. temperaturę. Elektrolizę prowadziliśmy przez 15 minut.

8. Po zakończeniu elektrolizy, elektrodę opłukaliśmy wodą zakwaszoną H₂SO₄, przemyliśmy wodą destylowaną i wysuszyliśmy.

9. Tak przygotowaną elektrodę zważyliśmy.

10. Pomiar wykonaliśmy trzykrotnie (powtarzaliśmy punkty od 1 do 9).

11. Elektrodę oczyściliśmy z miedzi jak w punkcie 1.

Rys.1. Widok elektrod zamocowanych w głowicy elektrolizera.

1 - miernik prądu

2 - nastawa prądu

3 - precyzer nastawy prądu

4 - LED informujący o stabilizacji prądu

5 - miernik napięcia

6 - nastawa napięcia

7 - precyzer nastawy napięcia

8 - LED informujący o stabilizacji napięcia

9 - miernik temperatury

10 - dwukolorowy LED (grzanie/chłodzenie)

11 - regulacja temperatury stolika

12, 13 - ruch głowicy w górę/dół

14 - LED mieszanie złączone

Rys.2. Widok płyty czołowej elektrolizera. 15 - pokrętło regulacji prędkości mieszania

II. Wyniki pomiarów:

Lp.	Masa katody przed elektrolizą [g]	Masa katody po elektrolizie [g]	Masa wydzielonej miedzi [g]	Czas elektrolizy [s]	Natężenie [A]
1	14,6041	14,7867	0,1826	900	0,6
2	14,6037	14,7734	0,1697	900	0,6
3	14,6079	14,7186	0,1107	900	0,6

Tabela 1.

III. Opracowanie wyników:

1. Obliczanie równoważnika elektrochemicznego miedzi.

Musimy pierw obliczyć ładunek jaki przepłynął przez elektrolizer, a robimy to na podstawie wzoru:

Q= I * t

Gdzie:

q - ładunek [C]

I - natężenie [A] (lub [C/s]

t - czas elektrolizy [s]

q dla wszystkich pomiarów wychodzi 540 [C]

Aby obliczyć równoważnik elektrochemiczny miedzi(n_Cu) należy obliczyć iloraz masy miedzi która osadziła na katodzie (m_Cu), od ładunku który ten efekt wywołał.

n_Cu = m_Cu/q

Wszystkie wyniki zamieszczone są w Tabeli drugiej, która znajduje się w punkcie sprawozdania dotyczącym wyników (IV).

2. Obliczanie stałej Faraday'a:

Dokonujemy tego na podstawie równania:

Gdzie:

F- stała Faraday'a,

63,58g - masa jednego mola miedzi.

Na podstawie tego równania otrzymujemy wzór:

3. Błędy względne i bezwzględne otrzymanych wyników obliczeń:

Błędy bezwzględne obliczamy na podstawie wzorów:

gdzie F_tablicowe wynosi 96485 [C]

gdzie n_{Cu tablicowe} wynosi 0,0003294 [g/C]

Względne zaś:

IV. Wyniki:

F [C]	nCu [g/C]		[C]		[g/C]
94012	0,0029452	2,56	2473	794,10	-0,0026158
101159	0,0027371	4,84	-4674	730,93	-0,0024077
155073	0,0017855	60,72	-58588	442,04	-0,0014561

Tabela. 2.

V. Wnioski:

Wyliczyliśmy odpowiednio stałe Faraday'a i równoważniki elektrochemiczne miedzi, jednak z bardzo dużym błędem. Jest on spowodowany głownie tym, że elektrolizer nie działał poprawnie.

---