ogniwa galwaniczne, fizyczna, chemia fizyczna, Fizyczna, laborki


Ewelina Zielińska, Agnieszka Magiera

Ogniwa galwaniczne

  1. wstęp teoretyczny-

Aktywność jest miarą różnicy potencjału chemicznego substancji w roztworze i potencjału standardowego tej substancji. Jeżeli za stan standardowy przyjąć stan hipotetyczny , w którym stężenie substancji jest równe na przykład 1 mol/dm3 i w którym roztwór wykazuje własności roztworu nieskończenie rozcieńczonego, to aktywność będzie miarą pracy, jaką trzeba wykonać, aby 1 mol substancji przenieść z roztworu idealnego do rzeczywistego o danym stężeniu. Dla tak dobranego stanu standardowego aktywność można wyrazić jako:

0x01 graphic

Czynnik f nosi nazwę współczynnika aktywności. W przypadku roztworów elektrolitów wprowadza się pojęcie aktywności jonowych.

Jedną z najbardziej dokładnych metod wyznaczania średnich współczynników aktywności jonów elektrolitu jest pomiar siły elektromotorycznej ogniw zbudowanych z elektrod, z których jedna jest odwracalna względem kationu a druga względem anionu tego elektrolitu.

Podstawą każdego ogniwa galwanicznego jest zawsze reakcja redoks, którą można rozbić na połówkowe reakcje utleniania (utraty elektronów przez anodę) i redukcji (przyjmowanie elektronów na katodzie). Przepływ prądu w ogniwie jest spowodowany różnicą potencjałów na katodzie i anodzie. Potencjał jednej elektrody jest czasem nazywany jej potencjałem elektrochemicznym.

Siła elektromotoryczna ogniwa będzie różnicą potencjałów elektrod.

0x01 graphic

gdzie standardowa siła elektromotoryczna ogniwa: Eo = Vo ch - VoAg/AgCl

Korzystając z definicji średniej jonowej aktywności i średniego jonowego współczynnika aktywności, oraz z faktu, że dla elektrolitu 1-1 wartościowego średnie stężenie jonów jest równe stężeniu analitycznemu c, powyższe równanie można zapisać następująco:

0x01 graphic

Jeżeli wyznaczymy siłę elektromotoryczną ogniwa przy różnych stężeniach molowych kwasu solnego i jeżeli znamy standardową siłę elektromotoryczną ogniwa, możliwe jest wyznaczenie z równania średnich jonowych współczynników aktywności kwasu solnego dla badanych stężeń. Standardową siłę elektromotoryczną ogniwa można wyznaczyć z danych doświadczalnych. P

Wykres zależności potencjału od stężenia w zakresie niskich stężeń jest linią prostą, która na osi rzędnych odcina wartość Eo.

  1. Obliczenia

Przygotowałyśmy osiem roztworów HCl o różnych stężeniach. Przed wykonaniem ćwiczenia sprawdziłyśmy temperaturę, jaka panowała w pomieszczeniu. Wynosiła ona t=25C.

Wyniki naszej pracy na zajęciach zapisałyśmy w tabeli, w której przyporządkowałyśmy danemu stężeniu zmierzoną wartość SEM:

Lp.

C [mol/dm3]

E [mV]

1

0,001

0,570

2

0,015

0,442

3

0,030

0,420

4

0,045

0,406

5

0,060

0,398

6

0,075

0,395

7

0,090

0,388

8

0,100

0,384

Wiedząc, że :0x01 graphic

oraz 0x01 graphic

mogłyśmy obliczyć Eo. Aby ułatwić sobie zadanie, obliczyłyśmy poszczególne człony równania dla danego pomiaru i umieściłyśmy je w tabeli:

lp

C [mol/dm3]

E [mV]

0x01 graphic
[mV]

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

f

0x01 graphic

0x01 graphic

1

0,001

0,570

-0,202

0,051324

-6,908

0,032

6,390

1,855

0,311

2

0,015

0,442

-0,095

-4,200

0,122

0,778

-0,251

0,214

3

0,03

0,420

-0,076

-3,507

0,173

0,436

-0,829

0,197

4

0,045

0,406

-0,065

-3,101

0,212

0,305

-1,189

0,186

5

0,06

0,398

-0,057

-2,813

0,245

0,235

-1,450

0,179

6

0,075

0,395

-0,053

-2,590

0,274

0,192

-1,652

0,177

7

0,09

0,388

-0,048

-2,408

0,300

0,160

-1,834

0,170

8

0,1

0,384

-0,045

-2,303

0,316

0,144

-1,941

0,166

Zależność0x01 graphic
możemy uznać za liniową, czego dowodem jest wartość współczynnika korelacji obliczonego za pomocą metody najmniejszych kwadratów r=0,82±0,009. Wykres jest przedstawiony na kolejnej stronie.


Wykres zależności:0x01 graphic

0x01 graphic


Porównanie z wartością literaturową - wnioski

Obliczone przez nas wartości współczynników aktywności wskazują na to, że w miarę wzrostu stężenia jonu w roztworze, wzajemne oddziaływania jonowe powodują, że wartość współczynnika aktywności tego jonu stopniowo maleje. Jest to zgodne z teorią.

Przyjmujemy, że współczynnik aktywności jest równy jeden dla nieskończenie rozcieńczonego roztworu, a jak widać, wartość f dla pierwszego pomiaru jest powyżej 6. Prawdopodobnie pojawiły się zanieczyszczenia, Dla tak małych stężeń f powinien być w przybliżeniu równy 1, większa wartość może być spowodowana nieodpowiednim przyrządzeniem roztworu bądź zanieczyszczeniami lub złym przygotowaniem przyrządów przy pierwszym wykonywaniu pomiaru.

Wartość E, którą otrzymałyśmy w momencie ekstrapolacji do zera zależności 0x01 graphic
jest bardzo bliska wartości tablicowej dla temperatury 298K, gdyż:

0x01 graphic
.

Błędy mogą wynikać ze złego przyrządzenia roztworów, bądź złego oczyszczenia elektrod przed kolejnym pomiarze. Jednak pomimo tego, otrzymałyśmy liniową zależność między 0x01 graphic
i 0x01 graphic
.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ogniwagal.wzor, Chemia Fizyczna, chemia fizyczna- laborki rozne, Ogniwa
ogniwa chemiczne, Chemia Fizyczna, chemia fizyczna- laborki rozne, Ogniwa
kasi ogniwa, Chemia Fizyczna, chemia fizyczna- laborki rozne, Ogniwa
Pojęcia na egzamin z metali, Chemia Fizyczna, chemia fizyczna- laborki rozne, Rozne
mmgg, Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Chemia, fizyczna, laborki, wszy, chemia fizyczna cz II sprawka
SEM ogniwa1, Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, Laboratorium, inne, SEM ogniwa
Ćwiczenie 1 - oznaczanie stalej i stopnia dysocjacji, Biotechnologia PWR, Semestr 3, Chemia fizyczna
Korelacja liniowa, fizyczna, chemia fizyczna, Fizyczna, CH. FIZYCZNA, laborki sprawozdania fizyczna
Fizyczna ćw 4, fizyczna, chemia fizyczna, Fizyczna, CH. FIZYCZNA, laborki sprawozdania fizyczna
spr57, Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Chemia, fizyczna, laborki, wszy
Moje 50 , Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Chemia, fizyczna, laborki, wszy, chemia fizyczna cz II spr
monia 11, Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Chemia, fizyczna, laborki, wszy, chemia fizyczna cz II spr
15 wyznaczanie ciepła spalania, Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Chemia, fizyczna, laborki, wszy, Chem
Chemia a ochrona środowiska - referat, Chemia Fizyczna, chemia fizyczna- laborki rozne, Rozne
Dane, fizyczna, chemia fizyczna, Fizyczna, CH. FIZYCZNA, laborki sprawozdania fizyczna
teoria 1, fizyczna, chemia fizyczna, Fizyczna, laborki

więcej podobnych podstron