Zawadzki Witold

Ćw.37

NAPIĘCIE ROZKŁADOWE.

Napięciem rozkładowym nazywamy najmniejsze napięcie, które należy przyłożyć do elektrod elektrolizera, aby wywołać przepływ prądu o natęzeniu I i jest ono równe:

U₀-napięcie rozkładowe

R -opór elektrolitu

η -suma nad napięcia anodowego i katodowego

W naszym przypadku elektroliza 1M roztworu KBr jest taka, że proces wyładowania jonów Br^- przebiega prawie odwracalnie na elektrodzie platynowej, a nadnapięcie wydzielania wodoru na drugiej elektrodzie platynowej jest równa zeru stąd człon η (suma nadnapięcia anodowego i katodowego) również wynosi zero. Po zaniedbaniu tego członu równanie to przybiera postać:

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 wyznaczamy w ten sposób, że prowadząc elektrolizę KBr zwiększamy stopniowo napięcie pomiędzy anodą i katoda oraz dla poszczególnych zmian odczytujemy natężenie prądu na miliamperomierzu, a wartość przykładanego napięcia na woltomierzu cyfrowym. Uzyskane z pomiarów wyniki przedstawiamy w postaci wykresu I = f(U). Następnie prowadzimy styczną do wykresu a miejsce przecięcia się stycznej z osią X wyznacza wartość napięcia rozkładowego.

W wyniku ekstrapolacji funkcji otrzymaliśmy napięcie rozkładowe równe:

U₀=1,8011 [V]

Przeprowadzając elektrolizę 1M roztworu KBr oraz mieszaniny 1M KBr i 0,9M KCl mierzymy SEM ogniwa Hg,Hg₂Cl₂/KCl/Br^-/Br₂/Pt oraz natężenie prądu płynącego

w obwodzie.

SEM badanego ogniwa można przedstawić jako różnicę potencjałów ogniwa kalomelowego i bromowego:

SEM = E_Br - E_NEK

Ponieważ potencjał półogniwa kalomelowego względem normalnej elektrody wodorowej wynosi:

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

W naszym przypadku: T =20⁰C =293 K

czyli: E_NEK = 0,2415-0,00076(293-298) = 0,2453

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

E_Br = SEM +E_NEK

Podstawą działania półogniwa kalomelowego jest reakcja:

2Hg + 2Cl^- → Hg₂Cl₂ + 2e^-

Natomiast półogniwa Pt/Br₂/Br^- :

2Br^- → Br₂ + 2e^-

Z ekstrapolacji wykresu I = f(E) wyznaczamy wartośc potencjału wyładowania jonów bromkowych.

Dla 1M KBr

x₁=0,805

Dla 1M KBr + 1M KCl

x₂=0,840

Różnica tych wartości to:

x₂-x₁=0,035 [V]

Wynika z tego, że potencjał wyładowania jonów bromkowych w roztworze o stężeniu mniejszym jest większe, czyli wyładowanie jonów Br^- w roztworze 1M KBr + 0,9M KCl jest większe.

Odpowiednie wykresy dołączam do opracowania

1