Temat: Wyznaczanie wartości napięcia rozkładowego i potencjału wyładowania jonów bromkowych na platynie.

a) wyznaczanie napięcia rozkładowego

Napięciem rozkładowym nazywamy najmniejsze napięcie ,które należy przyłożyć do elektrod elektrolizera ,aby wywołać przepływ prądu o natężeniu I. Napięcie to jest conajmniej równe ,a w praktyce większe od SEM i wyraża się wzorem:

U = U₀ + IR + η U₀ - napięcie rozkładowe

W naszym przypadku elektroliza 1M roztworu KBr jest taka ,że proces wyładowania jonów

Br^- przebiega prawie odwracalnie na elektrodzie platynowej ,a nadnapięcie wydzielania wodo-ru na drugiej elektrodzie platynowej jest równe zeru stąd człon η (suma nadnapięcia anodo-

wego i katodowego) również wynosi zero.Po zaniedbaniu tego członu powyższe równanie za-

piszemy jako:

U = U₀ + IR

Podczas elektrolizy 0,1M roztworu KBr zachodzą procesy odwrotne do przemian zachodzących podczas pracy ogniwa (przepływ prądu wywołuje reakcje elektrodowe). Na katodzie zachodzi proces redukcji , a na anodzie proces utleniania:

K(-) 2H₂O + 2e^- H₂ + 2OH^-

A(+) 2Br^- Br₂ + 2e^-

Napięcie rozkładowe wyznaczam w ten sposób ,że prowadząc elektrolizę KBr zwię-

kszam stopniowo napięcie pomiędzy anodą i katodą i dla poszczególnych zmian odczytuję na-

tężenie prądu na miliamperomierzu ,a wartość przykładanego napięcia na woltomierzu cyfro-

wym. Uzyskane z pomiarów wyniki przedstawiam w postaci wykresu I = f(U) (wykres do czę-

ści A). Następnie prowadzę styczną do wykresu i miejsce przecięcia się stycznej z osią X wyz-

nacz wartość napięcia rozkładowego (U₀).

W poniższej tabeli zamieszczam otrzymane wyniki:

U [V]	I [mA]
0.345	0
0,535	0
0,712	0
0,894	0
1,139	0
1,327	0,5
1,670	2
1,797	7
1,949	19,5
2,150	40
2,270	53,5
2,390	66,5
2,530	83

Odczytana z wykresu wartość napięcia rozkładowego dla temperatury pomiaru (293 K) wynosi 1,790 [V] (wykres do części A).

b) wyznaczanie wartości potencjału półogniwa Pt/Br₂/Br^- i potencjału wyładowania

jonów bromkowych

W tej części doświadczenia przeprowadzam elektrolizę 1M roztworu KBr (100 cm³)

oraz 1M KBr i 0,9M KCl (10 cm³ + 90 cm³) i mierzę SEM ogniwa Hg,Hg₂Cl₂/KCl/Br^-/Br₂/Pt

oraz natężenie prądu płynącego w obwodzie.

SEM badanego ogniwa można przedstawić jako różnicę potencjałów ogniwa kalome-

lowego i bromowego:

SEM = E_Br - E_NEK

Ponieważ potencjał półogniwa kalomelowego względem normalnej elektrody wodorowej wynosi:

E_NEK = 0,2415 - 0,00076(T - 298)

Stąd wartość półogniwa Pt/Br₂/Br^- wynosi :

E_Br = SEM + E_NEK

Podstawą działania półogniwa kalomelowego jest reakcja:

2Hg + 2Cl^- Hg₂Cl₂ +2e^-

Półogniwa Pt/Br₂/Br^- natomiast:

2Br^- Br₂ + 2e^-

Ze względu na dużą liczbę pomiarów pominę obliczenia i otrzymane wyniki zamieszczę

w poniższej tabeli:

E_NEK = 0,238 V (dla T = 293K)

1M KBr (100 cm^3)			1M KBr (10 cm^3) + 0,9M KCl (90 cm^3)
U = SEM [V]	I [mA]	EBr [V]	U = SEM [V]	I [mA]	EBr [V]
0,699	0	0,937	0,515	0	0,753
0,705	0	0,943	0,638	0	0,876
0,708	0	0,946	0,730	0	0,968
0,715	0	0,953	0,778	0	1,016
0,732	0,5	0,970	0,808	0	1,046
0,737	0,5	0,975	0,816	0,5	1,054
0,739	0,5	0.977	0,820	0,5	1,058
0,740	0,5	0,978	0,822	0,5	1,060
0,762	2,5	1,000	0,830	1,5	1,068
0,836	15,5	1,074	0,896	11,5	1,134
0,879	25	1,117	0,940	22	1,178
0,932	38,5	1,170	0,972	28	1,210
1,030	60,5	1,268	1,030	42	1,268
1,100	81	1,338	1,130	63	1,368
1,140	93	1,378	1,190	76	1,428
			1,280	86	1,518
			1,350	100	1,588

Następnie wyznaczam wartości potencjału wyładowania jonów bromkowych wykreślając zależności I = f(E_Br). Po poprowadzeniu stycznej do wykresu punkt przecięcia się stycznejz osią X wyznaczy wartość potencjału wyładowania (wykresy do części B).

Odczytane wartości potencjałów wyładowania wynoszą odpowiednio dla:

1M KBr (100 cm³) - 1,035 V

1M KBr i 0,9M KCl (10 cm³ + 90 cm³) - 1,08 V

Wynika z tego ,że potencjał wyładowania jonów bromkowych w roztworze o stężeniu

mniejszym jest większy ,czyli wyładowanie jonów Br^- w roztworze 1M KBr +0,9M jest wię-

ksze.

---