Bartosz Puchalski 2.III.2005

Ćwiczenie nr 4

Krzywa elektrokapilarna rtęci.

Po wykonaniu czynności wstępnych i ustawieniu kapilary na odpowiedniej wysokości tak żeby czas trwania jednej kropli wynosił około 4 sekundy, zanurzyłem kapilarę w zlewce z roztworem Na₂SO₄ a zlewkę połączyłem łącznikiem agarowym z elektrodą kalomelową. Za zlewką z kapilarą ustawiłem ekran z czarnego papieru w taki sposób, że w świetle lampy kropla rtęci była dobrze widoczna. Potencjał elektrody kroplowej zmieniałem od - 0,2 do - 1,3 co 0,1 V. Dla każdej wartości potencjału zmierzyłem trzykrotnie czas trwania (t) 10 kropel rtęci. Po wykonaniu pomiarów dla roztworu Na₂SO₄ przemyłem kapilarę i łącznik uważając, aby rtęć nie kapała poza naczynie z badanym roztworem i krystalizator. Podobnie jak powyżej wykonałem pomiary dla kolejnych roztworów. Po wykonaniu wszystkich pomiarów łącznik agarowy przemyłem wodą destylowaną i umieścić w naczyniu z nasyconym KCl. Elektrodę kroplową przemyłem nad krystalizatorem starannie wodą destylowaną z tryskawki, i osuszyłem bibułką. Kapiącą elektrodę pozostawiłem nad krystalizatorem na około 5 minut. Po tym czasie opuściłem zbiornik rtęci i po strząśnięciu ostatniej kropli rtęci umieściłem kapilarę w położeniu spoczynkowym i nakryłem próbówką.

1. Obliczam napięcie powierzchniowe na granicy rtęć roztwór elektrolitu posługując się wzorem:

; gdzie σ - napięcie powierzchniowe na granicy faz, σ_w - napięcie międzyfazowe na granicy rtęć - woda, t i t_w - średnie czasy 10 kropel rtęci odpowiednio w badanym roztworze i wodzie

2. Wyniki zestawiam w tabeli:

E [V]	Na2SO4		KCl		KBr
		t [s]	σ [Jm^-2]	t [s]	σ [Jm^-2]	t [s]	σ [Jm^-2]
-0,2	35,79667	0,337506	33,38333	0,314752	31,07	0,292941
-0,3	35,93667	0,338826	33,97667	0,320347	32,65333	0,30787
-0,4	35,88	0,338292	34,14333	0,321918	33,41	0,315004
-0,5	36,01333	0,339549	34,15	0,321981	33,56	0,316418
-0,6	37,25	0,351209	34,98667	0,329869	36,24333	0,341718
-0,7	37,06	0,349418	36,88333	0,347752	36,22667	0,341561
-0,8	36,07667	0,340146	34,44333	0,324746	34,81	0,328204
-0,9	35,04667	0,330435	33,51667	0,316009	33,83	0,318964
-1	34,34333	0,323804	32,81333	0,309378	33,2	0,313024
-1,1	32,95667	0,31073	31,81667	0,299981	32,23333	0,30391
-1,2	31,54	0,297373	30,74667	0,289893	30,84333	0,290804

3. Obliczam gęstość ładunku na elektrodzie rtęciowej korzystając z zależności:

1. za pomocą arkusza kalkulacyjnego wyznaczam równanie linii regresji dla krzywych elektrokapilarnych:

• dla Na₂SO₄ równanie ma postać (R² = 0,9831):

y = 0,2894x⁴ + 0,8933x³ + 0,8362x² + 0,2754x + 0,3661

• po zróżniczkowaniu i przyrównaniu do 0:

4*0,2894x³ + 3*0,8933x² + 2*0,8362x + 0,2754 = 0

• korzystając z arkusza kalkulacyjnego wyznaczyłem x:

x = - 0,26274

• dla KCl równanie ma postać (R² = 0,907):

y = 0,3526x⁴ + 1,0433x³ + 0,9403x² + 0,2812x + 0,3421

• po zróżniczkowaniu i przyrównaniu do 0:

4*0,3526x³ + 3*1,0433x² + 2*0,9403x + 0,2812 = 0

• korzystając z arkusza kalkulacyjnego wyznaczyłem x:

x = - 0,22566

• dla KBr równanie ma postać (R² = 0,9277):

y = 0,2814x⁴ + 0,7895x³ + 0,5856x² + 0,0496x + 0,2859

• po zróżniczkowaniu i przyrównaniu do 0:

4*0,2814x³ + 3*0,7895x² + 2*0,5856x + 0,0496 = 0

• korzystając z arkusza kalkulacyjnego wyznaczyłem x:

x = - 0,04665

2. korzystając powyższego wzoru:

• wyniki zbieram w tabeli:

Roztwór	qm [Cm^-2]
Na2SO4	0,26274
KCl	0,22566
KBr	0,04665

Wnioski.

Gęstość ładunku na elektrodzie rtęciowej ma największą wartość dla Na₂SO₄ a najniższą dla KBr. Maksimum napięcia powierzchniowego jest osiągane dla wartości potencjału pomiędzy - 0,7 a - 0,6 V. Jest to punkt zerowy rtęci (potencjał zerowy). Przechylenie krzywych elektrokapilarnych roztworów KCl i KBr może być spowodowane obecnością anionów Cl ^- Br ^- które są powierzchniowo czynne. Aniony adsorbują się i obniżają dodatnią część krzywej, przesuwając punkt zerowy ku wartościom ujemnym.

---