Sprawozdania, SEM1, GRUPA


GRUPA

ZESPÓŁ

ĆWICZENIE

DATA

OCENA

33

1

8

12.12.2000

IMIĘ I NAZWISKO

TEMAT

ĆWICZENIA

Edyta Błaż

Maria Borzęcka

Anna Gołębiowska

Joanna Jarosz

Pomiar siły elektromotorycznej ogniw i potencjałów półogniw

1. WSTĘP TEORETYCZNY:

Elektrodą (półogniwem) w elektrochemii nazywa się układ złożony z dwóch faz przewodzących, z których przynajmniej jedną jest elektrolit. Elektrodę stanowi najczęściej faza metaliczna, granicząca z elektrolitem. Fazy te graniczą ze sobą w ten sposób, że możliwy jest przepływ jonów lub elektronów przez powierzchnie między fazowe. Każdy metal w zetknięciu z roztworem elektrolitu wykazuje dążność do przechodzenia do roztworu w postaci jonowej. Elektrodę na której zachodzi proces utleniania nazywa się anodą, zaś tę na której zachodzi proces redukcji- katodą

Wartość potencjału elektrody zależy od właściwości metalu, stężenia kationu(aktywności) i temperatury.

Zależność potencjału elektrody od aktywności jonu metalu w roztworze, liczby elektronów biorących udział w reakcji i temperatury przedstawia równanie Nernsta:

E = E0 + (RT/nF) ln aM/aM

Gdzie: E0 - normalny potencjał elektrody

R - stała gazowa

T - temperatura bezwzględna

F - stała Faradaya

n - liczba elektronów biorących udział w reakcji

aM - aktywność jonów metalu

Ogniwa galwaniczne zbudowane są z dwóch elektrod współpracujących z roztworem elektrolitu. Elektrolit może być wspólny, ale częściej występują dwa elektrolity, dla każdej elektrody inny i wówczas kontakt między roztworami elektrolitu realizowany jest przez klucz elektrolityczny. Zachodzi tu proces przemiany energii chemicznej w energię elektryczną, możliwą do zmierzenia i praktycznego wykorzystania.

Siła elektromotoryczna ogniwa równa jest różnicy między potencjałem przewodnika przyłączonego do elektrody prawej a potencjałem przewodnika z tego samego materiału dołączonego do elektrody lewej. W ogniwie występuje bezpośredni związek między siłą elektromotoryczną ogniwa i zmianą swobodnej energii Gibbsa dla samożutnych reakcji w ogniwie:

∆G = - nEF

Ogniwa stężeniowe określa się jako ogniwa galwaniczne, w których praca elektryczna powstaje w skutek wyrównania się stężeń elektrolitu. Ogniwo stężeniowe składa się z dwóch takich samych elektrod zanurzonych w roztworach o różnych stężeniach. Schemat takiego ogniwa jest następujący:

Me (c1) ‌ roztwór MeR ‌ Me (c2)

І ІІ

Jeżeli c1< c2, to elektroda І jest elektrodą ujemną. Elektroda ІІ jest w tym ogniwie elektrodą dodatnią.

Siła elektromotoryczna ogniwa stężeniowego zależy tylko od stosunku aktywności katonów w obu roztworach. Nie zależy ona natomiast od potencjału normalnego metalu, z którego sporządzono elektrody.

2. CEL ĆWICZENIA:

- pomiar potencjałów określonych półogniw

- wyznaczenie SEM ogniwa z pomiarów potencjałów półogniw

- wyznaczenie zmiany potencjału termodynamicznego ∆G reakcji zachodzących w ogniwie

- pomiar siły elektromotorycznej określonego ogniwa

- wyznaczenie zmiany potencjału termodynamicznego ∆G reakcji zachodzących w ogniwie

3. APARATURA I MATERIAŁY:

- woltomierz cyfrowy, termostat, kable z końcówkami, elektrody Cd i Fe, elektroda chlorosrebrowa, klucz elektrolityczny, szkło laboratoryjne.

4. ODCZYNNIKI:

- azotan kadmu

- azotan żelaza

- chlorek potasu

5. WYKONANIE ĆWICZENIA:

Pomiar SEM dokonujemy za pomocą:

Lp.

Półogniwo 1

Cd / Cd(NO3)2

Półogniwo 2

Fe / Fe(NO3)3

Temperatura

Stężenie elektrolitu

Stężenie elektrolitu

[0C]

1.

0,2n= 0,1[mol/dm3]

0,2n=0,067[mol/dm3]

20;25

a) pomiar potencjałów półogniw

- przygotowujemy w małych zlewkach r-ry elektrolitów

- nastawiamy termostat na żądaną temperaturę

- zlewkę z roztworem elektrolitu umieszczamy w termostacie

- po osiągnięciu przez elektrolit zadanej temperatury wkładamy do zlewki elektrodę metalową oraz elektrodę chlorosrebrową

- łączymy elektrody z woltomierzem cyfrowym

- mierzymy różnicę potencjałów między zadanym półogniwem a elektrodą chlorosrebrową w danej temperaturze

Wyniki pomiarów:

- dla półogniwa Fe/Fe(NO3)3

Lp.

T[0C]

E0 CL-/AgCl, Ag/Fe/Fe(NO3)3

V0 Cl-/ AgCl, Ag [V]

V0 Fe/ Fe(NO3)3

1

20

-0,2157

+0,1979

-0,4136

2

25

-0,2041

+0,1937

-0,3978

Schemat reakcji:

Katoda: Fe3+ + 3e = Fe

Anoda: Ag + Cl- = AgCl + e /٠3

Fe3+ + 3Ag + 3CL- = 3AgCl + Fe

Obliczenie V0 Fe/ Fe(NO3)3 dla T = 200C

E0 = V0 Fe3+/Fe + V0 Cl- / AgCl, Ag

V0 Fe3+/ Fe = E0 - V0 Cl- / AgCL, Ag= -0,4136

Obliczenie V0 Fe/ Fe(NO3)3 dla T = 250C

E0 = V0 Fe3+/Fe + V0 Cl- / AgCl, Ag

V0 Fe3+/ Fe = E0 - V0 Cl- / AgCL, Ag= -0,3978

- dla półogniwa Cd/ Cd(NO3)3:

Lp.

T[0C]

E0 Cl- / AgCL, Ag/ Cd/Cd(NO3)3

V0 Cl- / AgCl, Ag

V0 Cd2+/ Cd

1

20

+0,5474

+0,1979

+0,3495

2

25

+0,5167

+0,1937

+0,3230

Schemat reakcji:

Katoda: Cd2+ + 2e = Cd

Anoda: Ag + Cl- = AgCl + e /٠2

Cd2+ + 2Ag + 2Cl- = 2AgCl + Cd

Obliczenie V0 Cd2+/Cd

- dla T = 200C

E0 = V0 Cl- / AgCl, Ag + V0 Cd2+/ Cd

V0 Cd2+/ Cd = E0 - V0 Cl- /AgCl, Ag =+0,3495

- dla T = 250C

V0 =+0,3230

b) pomiar siły elektromotorycznej ogniw:

- przygotowujemy w małych zlewkach r- ry elektrolitów

- zlewki z roztworami elektrolitów umieszczamy w termostacie

- po osiągnięciu przez elektrolity zadanej temperatury wkładamy do zlewek odpowiednie elektrody metalowe

- łączymy zlewki z elektrolitami kluczem elektrolitycznym

- elektrody łączymy z woltomierzem cyfrowym

- mierzymy różnicę potencjałów między elektrodami

Wyniki pomiarów:

Lp.

T[0C]

E Cd/Cd(NO3)2/ Fe/Fe(NO3)3

E[V]

1

20

0,724

0,718

2

25

0,769

0,763

Anoda: Cd = Cd2+ 2e /٠3

Katoda: Fe3+ + 3e = Fe /٠2

3Cd + 2Fe3+ = 3Cd2+ + 2Fe

Siłę elektromotoryczną obliczamy z równania NERNSTA:

0x01 graphic

aFe ; a Cd = 1

0x01 graphic

dla T = 200C

0x01 graphic

Dla T = 250C

E = 0,763

c) obliczenie ∆G reakcji zachodzących w ogniwach z wykorzystaniem pomiarów SEM ogniw

Fe / Fe(NO3)3 // Cd / Cd(NO3)2

dla T = 200C

0x01 graphic

dla T = 250C

0x01 graphic

6. WNIOSKI:

Elektrody odwracalne sporządzone z metali w stanie stałym tworzą ogniwa dla których powtarzalność wartości pomiarów SEM jest utrudniona. Wynika to głównie z własności tych metali. Na błąd pomiarów ma wpływ niedoskonałość metody kompensacyjnej, w której oznaką osiągnięcia stanu równowagi jest brak przepływu prądu w gałęzi, w której znajduje się ogniwo i czuły galwanometr (wskaźnik zera). W zasadzie metoda ta nie zapewnia całkowitego braku przepływu prądu przez badane ogniwo w momencie kompensacji.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Sprawozdanie 5 Zespół 1 Grupa I GiG
sprawozdanie nr 4 grupa p
Sprawozdanie ćw1, grupa operacyjna
Sprawozdania, gibbs, Grupa
sprawozdanie metro2, grupa operacyjna
Sprawozdanie MB2, grupa 3 7, podzespół 1 ogarnijtemat com
Sprawozdanie 6 Zespół 1 Grupa 1 GiG
Sprawozdanie krystalizacja grupa D poprawki
sprawozdanie toksykologia grupa 3 czwartek 8 rano
sprawozdanie ćw 7 grupa g
Sprawozdanie Bramki Grupa II
chromatografia sprawozdanie MSIB, grupa 2A
Grupa 2 Sprawozdanie?F Kraków
Grupa II 41C, OGRODNICTWO inż, Semestr 7, Przetwórstwo, sprawozdanie nr 3
Anteny i propagacje?l 1 Sprawozdanie Antena ścianowa Grupa?G1N1
Sprawozdanie grupaA,?danie ruchu
Fizyka Sprawozdanier grupa8
Sprawozdanie Grupa 4, SGGW Technika Rolnicza i Leśna, MS
Lab 8 - Polarymetr, sprawozdanie Magdy 74, GRUPA 10

więcej podobnych podstron