Wstęp teoretyczny:
Ogniwo jest układem który dostarcza energię elektryczną w wyniku zachodzącego w nim procesu termodynamicznego. Ogniwo składa się z dwóch półogniw połączonych ze sobą tak aby możliwa była wymiana ładunków. Półogniwo składa się z elektrody zanurzonej w roztworze z jonami. W ogniwach chemicznych oba półogniwa są różne (inne elektrody i inne jony) w ogniwach stężeniowych natomiast elektrody i jony są takie same różnią się jedynie stężeniami roztworów.
Siłą elektromotoryczną ogniwa nazywamy potencjał elektrostatyczny drutu przyłożonego do elektrody znajdującej się na schemacie ogniwa po stronie prawej, mierzony w stanie równowagi względem drutu z tego samego metalu przyłożonego do elektrody lewej.
Pomiar siły elektromotorycznej możemy wykonać za pomocą metody kompensacyjnej. SEM badanego ogniwa kompensuje się ( równoważy ) różnicą potencjałów równą co do wielkości , lecz o przeciwnym znaku . Dzięki temu ogniwo nie pracuje podczas pomiaru . SEM (EX) obliczam ze wzoru :
gdzie : Rx i Rw – opory oporników które trzeba wyznaczyć , na końcach których istnieją różnice potencjałów równe odpowiednio Ex i Ew .
Pomiędzy SEM a aktywnością elektrolitu istnieje zależność , co pozwala wyznaczyć średnie współczynniki aktywności jonowej na podstawie pomiarów potencjometrycznych.
Wzór na średnie stężenie molarne przedstawia się następująco:
ν1 , ν2 ,-współczynniki stechiometryczne
Średnia aktywność elektrolitu wynosi :
a±=(γ±)(m±)
E wynosi więc ;
gdzie a+, a- ,z1, z2–odpowiednio aktywności i wartościowości jonów w półogniwach prawym i lewym .
Ogniwo | Stężenie elektrolitu mol/dm3 | SEM [V] |
---|---|---|
E1 | ||