Budownictwo 2014/2015	Zając Robert	13.05.2015r.
W1C4P7	Wyznaczanie współczynnika elektrochemicznego miedzi i stałej Faraday'a	Ćwiczenie nr 12

1. WSTĘP

Cel ćwiczenia:
Ćwiczenie wykonujemy w celu sprawdzenia jak zmieni się waga katody i anody, ile miedzi zostanie wydzielone na katodzie, czyli wyznaczanie współczynnika elektrochemicznego miedzi i stałej Faraday'a.

Realizacja ćwiczenia:

-W pierwszym kroku należy wyznaczyć powierzchnię katody i natężenie prądu tak aby 1A przypadł na 1 dm^2.

- Katodę trzeba oczyścić papierem ściernym, opłukać wodą i wysuszyć suszarką.

- Wyznaczyć masę katody.

-Zmontować układ.

-Zanotować 11 pomiarów jak zmienia się natężenie prądu w odstępach co 3 minuty.

- Ponownie zważyć katodę oraz wyznaczyć różnicę mas katody.

- Obliczyć średnią wartość natężenia prądu.

-Wyznaczyć współczynnik elektrochemiczny i stałą Faraday'a.

Dysocjacją elektrolityczną nazywamy rozpad substancji na jony pod wpływem rozpuszczalnika. W wyniku tego procesu powstaje roztwór przewodzący prąd. Substancje ulegające dysocjacji elektrolitycznej nazywamy elektrolitami. Doświadczenie wykonujemy w szklanym naczyniu z wodnym roztworem siarczanu miedzi. Elektrody wykonane są z miedzianej blachy.

2. TABELA POMIARÓW

t[s]	I [A]
0	0,720
180	0,720
360	0,719
540	0,718
720	0,715
900	0,714
1080	0,712
1260	0,710
1440	0,704
1620	0,703
1800	0,701
1980	0,701

I śr [A]	0,711
m1 [g]	97,72
m2 [g]	98,18
m1-m2 [g]	0,46

3. OBLICZENIA

Na podstawie I prawa elektrolizy Faraday'a które mówi że masa substancji wydzielonej na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu płynącego przez elektrolit i do czasu trwania elektrolizy:

m=k*I*t

można obliczyć wartość równoważnika elektrochemicznego k. Po przekształceniu wzoru otrzymujemy:

po podstawieniu wartości z wykonanego ćwiczenia otrzymujemy równoważnik elektrochemiczny:

gdzie: k- równoważnik elektrochemiczny

I- natężenie prądu

t- czas

m- masa

Stałą Faraday'a można obliczyć korzystając z drugiego prawa Faraday'a, które ma postać:

gdzie:

m₁, m₁ – wydzielone masy

R₁, R₂ – równoważniki chemiczne

Ponieważ z I prawa m=k*I*t, równanie można przekształcić do postaci:

pod warunkiem, że ładunek przeniesiony w trakcie obu tych elektroliz jest jednakowy. Można więc zapisać, że:

k=a*R

gdzie:

a – współczynnik proporcjonalności zapisywanym również w postaci a = 1/F

Ostatecznie powyższe równanie można zapisać w postaci:

Po przekształceniu I prawa Faraday'a opisuje równanie:

stąd możemy obliczyć stałą Faraday'a:

Obliczamy R:

gdzie: A- masa atomowa

W- wartościowość

Obliczamy stałą Faraday'a:

4. RACHUNEK NIEPEWNOŚCI

Całkowita niepewność standardowa

Niepewność masy: Δ_dm=0,1g

Niepewność czasu: Δ_dt=0,01s

Δ_et=0,4s

Niepewność natężenia: Δ_dI=0,01A

Δ_eI=0,01A

Niepewność złożona dla stałej elektrochemicznej k:

Niepewność złożona dla stałej Faraday'a:

5. WNIOSKI

Dzięki przeprowadzonym doświadczeniu i uzyskanych danych wyliczyłem współczynnik elektrochemiczny i stałą Faraday'a. Wartości uzyskane z obliczeń wykonanych na podstawie danych z doświadczenia niewiele różnią się od wartości tablicowych. Może to być spowodowane niedokładnymi pomiarami mas katody przed i po doświadczeniu lub zbyt małemu natężeniu przepływającego prądu przez powierzchnię elektrody, w wyniku czego wydzieliła się mniejsza ilość miedzi.

6. ZESTAWIENIE WYNIKÓW

	Wartość doświadczalna	Wartość tablicowa
Stała Faraday'a	9,7237*10^4 ± 1,01*10^4	9,6490*10^4
Współczynnik elektrochemiczny	3,267*10^-4± 7,36*10^-5	3,294*10^-4