| Technologia Chemiczna | Natalia Gunia | 07.04.2011 r. |
|---|---|---|
| Grupa 3, zespół 2 | Ćwiczenie 5 | Dr Maciej Galiński |
Temat:
Wyznaczanie potencjału wydzielania wodoru.
Cel ćwiczenia:
Doświadczalne przebadanie krzywych prąd-napięcie (metodą galwanostatyczną) dla wydzielania wodoru na platynie i na miedzi oraz wyznaczenie nadnapięcia wydzielania wodoru na Pt i Cu.
Pomiary:
| Elektroda Cu |
|---|
| I [mA] |
| 0,2 |
| 0,4 |
| 0,6 |
| 0,8 |
| 1,0 |
| 1,2 |
| 1,4 |
| 1,6 |
| 1,8 |
| 2,0 |
| 2,2 |
| 2,4 |
| 2,6 |
| 2,8 |
| 3,0 |
| 3,2 |
| 3,4 |
| 3,6 |
| 3,8 |
| 4,0 |
| 4,2 |
| 4,4 |
| 4,6 |
| 4,8 |
| 5,0 |
| Elektroda Pt |
|---|
| I [mA] |
| 0,2 |
| 0,4 |
| 0,6 |
| 0,8 |
| 1,0 |
| 1,2 |
| 1,4 |
| 1,6 |
| 1,8 |
| 2,0 |
| 2,2 |
| 2,4 |
| 2,6 |
| 2,8 |
| 3,0 |
| 3,2 |
| 3,4 |
| 3,6 |
| 3,8 |
| 4,0 |
| 4,2 |
| 4,4 |
| 4,6 |
| 4,8 |
| 5,0 |
Wartość potencjału wydzielania:
| Elektroda Cu |
|---|
| Stężenie [N] |
| 0,1 NaOH |
| 0,01 NaOH |
| 0,1 H2SO4 |
| 0,01 H2SO4 |
| Elektroda Pt |
|---|
| Stężenie [N] |
| 0,1 NaOH |
| 0,01 NaOH |
| 0,1 H2SO4 |
| 0,01 H2SO4 |
Wartości potencjałów wydzielania w skali wodorowej obliczyłam z równania:
Ew (w skali wodorowej) = Ew ( w skali el. kalomelowej) + 0,274 V
| Elektroda Cu |
|---|
| Stężenie [N] |
| 0,1 NaOH |
| 0,01 NaOH |
| 0,1 H2SO4 |
| 0,01 H2SO4 |
| Elektroda Pt |
|---|
| Stężenie [N] |
| 0,1 NaOH |
| 0,01 NaOH |
| 0,1 H2SO4 |
| 0,01 H2SO4 |
Nadnapięcie wydzielania wodoru dla poszczególnych układów obliczamy wg równania:
Ew = E + 𝜼
𝜼= Ew + E
$$\mathbf{E =}\frac{\mathbf{R*T}}{\mathbf{n*F}}\mathbf{\ }\mathbf{ln}\mathbf{\lbrack}\mathbf{H}^{\mathbf{+}}\mathbf{\rbrack}$$
R- stała gazowa, R= 8,314 $\frac{J}{mol*K}$
T- temperatura, T= 298 [K]
n- liczba elektronów biorących udział w reakcji, n=2
F- stała Faradaya, F=96485 $\frac{c}{\text{mol}}$
Stężenie jonów [H+] obliczamy z iloczynu jonowego wody ([H+][OH-]=10-4)
| 0,1N NaOH | 0,01N NaOH | 0,1 H2SO4 | 0,01 H2SO4 | |
|---|---|---|---|---|
| Stężenie [H+] | 10-13 | 10-12 | 0,1 | 0,01 |
| substancja | Elektroda Cu | Elektroda Pt |
|---|---|---|
| Ew H [V] | E [V] | |
| 0,1 NaOH | 1,674 | -0,384 |
| 0,01 NaOH | 1,704 | -0,355 |
| 0,1 H2SO4 | 1,004 | -0,030 |
| 0,01 H2SO4 | 1,234 | -0,059 |
Wartość średnia nadnapięcia:
𝜼Cu = 1,611 V
𝜼Pt = 1,586 V
Wnioski:
- potencjał rośnie ze wzrostem prądu
-wartość średnia nadnapięcia dla miedzi jest większa niż dla platyny
-dla reakcji anodowych(oddawanie elektronów na elektrodzie) mamy 𝜼 > 0, dla reakcji katodowych 𝜼 < 0. Wartość 𝜼 zależy oczywiście od gęstości prądu przepływającego przez elektrodę; ze wzrostem gęstości prądu wartość nadpotencjału rośnie.