Nr ćwicz. 29 Data ćwicz. 26.II.2001r.	Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego Wydział MiTO w RADOMIU ..........sem....... LABORATORIUM z CHEMII FIZYCZNEJ Rok akademicki ..........................
Paweł Wachowicz Sobiesław Zasada	Temat ćwiczenia Szereg napięciowy metali
Nr grupy ćwiczeniowej .....................................	Sprawozdanie oddano dnia OCENA Prowadzący ............................................ ........................................ .............................

I Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z szeregiem napięciowym metali.

II Część teoretyczna

Napięcie panujące pomiędzy elektrodami zależy od natężenia prądu, jaki pobierzemy z ogniwa i jest tym większe im słabszy prąd jest pobierany, osiąga zaś wartość maksymalną, gdy ogniwo w ogóle nie pracuje, to jest, gdy nie dostarcza prądu. Napięcie takie nazywa się siłą elektromotoryczną (SEM) ogniwa.

W wyniku tworzenia się na granicy metal - roztwór podwójnej warstwy elektrycznej zwanej potencjałem elektrody. Wielkość tego potencjału zależy od:

• rodzaju metalu

• rodzaju elektrolitu

• aktywności (bądź stężeń) jonów w roztworze.

Nernst zaproponował, ażeby potencjały elektrod mierzyć w stosunku do jonizacji elektrody standardowej, której potencjał na podstawie umowy przyjęto za równy zeru. Elektroda standardowa, to normalna elektroda wodorowa. Na podstawie tego porównania możemy zapisać wzór na siłę elektromotoryczną ogniwa, w którym jedną z elektrod jest normalna elektroda wodorowa.

SEM = E_Me - E⁰_n

Ponieważ potencjał normalny elektrody wodorowej E⁰_H2 przyjęto za zero powyższy wzór przyjmuje postać

SEM = E_Me

Wprowadzenie umownej skali potencjałów elektrodowych pozwala na wyznaczenie w tej skali również wartości stałych E⁰_Me, występujących we wzorze na potencjał pojedynczej elektrody.

Wartość E⁰_Me podająca potencjał elektrody (wyrażony względem elektrody wodorowej), gdy stężenie jonów metalu w roztworze wynosi 1 ( ), nosi nazwę potencjału normalnego elektrody. Wzór ten zwany wzorem Nernsta. Nie ma on zastosowania, gdy stężenie jonów metalu w roztworze jest małe (dla różnych metali wartości te są różne, ale orientacyjnie można przyjąć, że chodzi tu o stężenia poniżej 0,001 mol/dm³). Natomiast przy dużych stężeniach wygodniej jest operować aktywnością, która opisuje także oddziaływania w roztworze typu: jon - jon, jon - cząsteczka rozpuszczalnika. Wzór Nernsta przyjmuje wtedy postać:

Pozostałe symbole w tym wzorze oznaczają:

R - stała gazowa (R= 8,

T - temperatura

n - wartościowość jonów metalu

F - stała Faradaya (F 96500C)

W tabeli poniżej przedstawione są potencjały normalne wybranych metali w temperaturze 25⁰C

Elektroda	Proces przebiegający na elektrodzie	Potencjał normalny E^0Me (V)
Mg/Mg^2+	Mg Mg^2++2e^-	- 2,370
Zn/Zn^2+	Zn Zn^2++2e^-	- 0,762
Fe/Fe^2+	Fe Fe^2++2e^-	- 0,440
Cu/Cu^2+	Cu Cu^2++2e^-	- 0,339
Ni/Ni^2+	Ni Ni^2++2e^-	- 0,

Potencjał normalny elektrody opatrujemy znakiem dodatnim, jeśli ładuje się ona dodatnio w stosunku do normalnej elektrody wodorowej. Natomiast znakiem ujemnym - jeżeli ładuje się ujemnie.

Metale uszeregowane wg wzrastających potencjałów normalnych tworzą szereg napięciowy metali. Znając wartość potencjałów normalnych, możemy przewidzieć reakcję przebiegającą w roztworze. Prawidłowość jest bowiem następująca: kationy metalu położonego wyżej w szeregu napięciowym wypierają z soli metal położony niżej.

Znając wartości potencjałów normalnych, możemy wyliczyć przy pomocy poniższego wzoru siłę elektromotoryczną dowolnego ogniwa i określić znak ładunku na elektrodzie.

gdzie: 0,05915 = gdy T = 25⁰C.

III Wykonanie ćwiczenia

Odtłuszczone i oczyszczone metale (Mg, Cu, Zn, Fe, Ni) umieszczamy je kolejno w roztworach soli (CuSO₄, FeSO₄, MgSO₄) i obserwujemy ich zachowanie w roztworach soli. W zależności od wyników obserwacji piszemy równanie typu:

Me₁ + Me₂R Me₁R + Me₂

lub zaznaczamy, że reakcja nie przebiega

Me₁ + Me₂R nie przebiega

Oznaczając za: Me₁ - metal zanurzony w roztworze

Me₂ - metal wchodzący w skład soli

R - reszta kwasowa

Jednocześnie pamiętamy o zasadach korzystania z szeregu napięciowego metali i zapisujemy reakcje zgodnie z nimi.

IV Wyniki

Zn + CuSO₄ ZnSO₄ + Cu

Mg + CuSO₄ MgSO₄ + Cu

Ni + CuSO₄ NiSO₄ + Cu

Fe + CuSO₄ FeSO₄ + Cu

Zn + FeSO₄ ZnSO₄ + Fe

Mg + FeSO₄ MgSO₄ + Fe

Powyższe reakcje metali z roztworami soli zachodzą ponieważ metale stojące wyżej w szeregu napięciowym wypierają z roztworu soli metale stojące niżej.

Ni + FeSO₄ reakcja nie przebiega

Cu + FeSO₄ reakcja nie przebiega

Zn + MgSO₄ reakcja nie przebiega

Ni + MgSO₄ reakcja nie przebiega

Cu + MgSO₄ reakcja nie przebiega

Fe + MgSO₄ reakcja nie przebiega

W powyższych reakcjach czyste metale nie wyparły z roztworu soli metali stojących ponad nimi w szeregu napięciowym.

Cu + CuSO₄ reakcja nie przebiega

Fe + FeSO₄ reakcja nie przebiega

Mg + MgSO₄ reakcja nie przebiega

Reakcje te nie zachodzą ponieważ metale te nie reagują z roztworami własnych soli.

V Wnioski

Analiza szeregu napięciowego metali pozwala przewidzieć przebieg procesów na elektrodach metalicznych. Znając standardowe potencjały elektrod jesteśmy w stanie siłę elektromotoryczną ogniwa i podać znaki elektrod a tym samym kierunek przepływu prądu w ogniwie.

W szeregu napięciowym metali możemy zaobserwować następującą prawidłowość: rozpoczynają go metale najmniej szlachetne, chętnie oddające swe jony do roztworu, zaś kończą metale szlachetne jak platyna czy złoto, które chętnie wydają do roztworu aniony.

Szukasz gotowej pracy ?

To pewna droga do poważnych kłopotów.

Plagiat jest przestępstwem !

Nie ryzykuj ! Nie warto !

Powierz swoje sprawy profesjonalistom.

---