Drzewiecka Aleksandra

Frankiewicz Waldemar

Gadzała Piotr

Giszczak Małgorzata

Zastosowanie pomiaru SEM

Półogniwo, półogniwo elektrochemiczne, układ składający się z co najmniej dwóch faz, które mają kontakt i mogą wymieniać jony. Najczęściej stosowane typy półogniw:

1) półogniwa odwracalne względem kationu:

A) półogniwa z aktywną elektrodą metalową, np. blaszka miedziana zanurzona w roztworze zawierającym jony Cu²⁺.

B) półogniwa gazowe, np. → elektroda wodorowa.

2) półogniwa odwracalne względem anionu:

A) półogniwa gazowe, np. elektroda platynowa zanurzona w roztworze chlorków i opłukiwana strumieniem gazowego chloru.

B) półogniwa drugiego rodzaju, np. chlorosrebrowe półogniwa.

3) półogniwa trzeciego rodzaju, np. PbPbC₂O₄, CaC₂O₄, Ca²⁺.

Ogniwo elektrochemiczne, ogniwo galwaniczne, system służący do zamiany energii procesów elektrochemicznych na energię elektryczną.

Ogniwo elektrochemiczne składa się z dwóch układów redoks wraz z zanurzonymi w nich elektrodami (są to tzw. półogniwa) oraz drutu łączącego elektrody. Układy te mogą znajdować się w tym samym roztworze (wówczas zanurzone są w nim dwie różne elektrody) lub w różnych roztworach, przedzielonych przegrodą albo połączonych kluczem elektrolitycznym.

Do najbardziej popularnych w laboratorium ogniw elektrochemicznych należą: ogniwo elektrochemiczne Daniella (-)ZnZnSO₄şCuSO₄Cu(+) (kreska pionowa  oznacza granicę faz, znak ş jest symbolem klucza elektrolitycznego) i ogniwo elektrochemiczne Westona (tzw. ogniwo normalne) (-)Cd(Hg)CdSO₄,H₂OHg₂SO₄,Hg(+), które stanowi wzorzec SEM.

Rozróżnia się ogniwa elektrochemiczne:

1) tworzenia (chemiczne) - w ogniwie zachodzi reakcja tworzenia związku chemicznego (np. w ogniwie elektrochemicznym (+)Pt, H₂HClCl₂, Pt(-) powstaje HCl),

2) stężeniowe - zbudowane z dwóch jednakowych półogniw różniących się tylko stężeniami reagentów,

3) amalgamatowe - tworzywem elektrod są dwa różne amalgamaty.

Chlorosrebrowe półogniwo (Cl^-AgCl, Ag), półogniwo drugiego rodzaju. Elektroda srebrowa dokładnie pokryta warstwą chlorku srebra jest zanurzona w roztworze zawierającym jony chlorkowe.

W chlorosrebrowym półogniwie zachodzi reakcja: AgCl + e = Ag + Cl^-, potencjał standardowy wynosi +0,2224 V. Półogniwo to jest często stosowane jako półogniwo porównawcze.

Klucz elektrolityczny, mostek elektrolityczny, połączenie półogniw, najczęściej szklana rurka wygięta w kształcie litery U (tzw. U-rurka), wypełniona roztworem elektrolitu, np. chlorku potasu, z przegrodami porowatymi na końcach.

Siła elektromotoryczna ogniwa, SEM, różnica potencjałów dwóch półogniw otwartego ogniwa elektrochemicznego (przez ogniwo nie płynie prąd, znajduje się ono w stanie równowagi).

Źródłem SEM są reakcje przebiegające w półogniwach (ich suma nosi nazwę reakcji ogniwa). SEM zależy od aktywności jonowej składników półogniw, temperatury i ciśnienia. Może być wyliczona z równania Nernsta:

gdzie: E⁰ - standardowa SEM ogniwa równa różnicy potencjałów standardowych półogniwa prawego i lewego, R - stała gazowa, T - temperatura bezwzględna, n - liczba elektronów wymienianych podczas jednego stechiometrycznego przebiegu reakcji ogniwa, F - stała Faradaya (elektroliza), a_L, a_M - aktywności produktów, a_A, a_B aktywności substratów, l, m, a, b - wykładniki potęgowe równe współczynnikom stechiometrycznym w równaniu reakcji ogniwa.

Wykonanie ćwiczenia:

I.Wyznaczenie iloczynu rozpuszczalności.

a) sporządzenie ogniwa o schemacie:

- Ag | AgX_nas) | AgNO₃ ( 0,1 M ) | Ag +

Gdzie X=Cl, Br, I, OH, SCN

b) połączenie elektrody ogniwa z gniazdami wejściowymi woltomierza cyfrowego i włączenie zasilania miernika.

c) wyznaczenie SEM sporządzonych ogniw.

d) przedstawienie wyników w tabeli

Opracowanie wyników:

I

1. obliczenie stężenia jonów Ag⁺ w półogniwie dla wszystkich badanych elektrolitów

c₁ = exp(-
- ln 0,1

c₁ = exp ( -
) - 2,3025

2. wyznaczenie iloczynu rozpuszczalności

L_AgCl = [ Ag⁺ ] [ X^- ]

L.p.	Schemat ogniwa	E[V]	c1[mol/dm^3]	Iloczyn rozpuszczalności
1	AgNO3/KCl	0,446	2,1081E-09	7,01996E-11
2	AgNO3/KBr	0,560	2,3005E-11	7,66074E-13
3	AgNO3/K2Cr2O7	0,106	0,00149852	4,99006E-05
4	AgNO3/KOH	0,331	2,0099E-07	6,69284E-09
5	AgNO3/KSCN	0,520	1,1227E-10	3,73864E-12
6	AgNO3/KJ	0,790	2,5309E-15	8,42791E-17

L.p.	Schemat ogniwa	E[V]	c1[mol/dm^3]	Iloczyn rozpuszczalności	Iloczyn z tablic
1	AgNO3/KCl	0,446	2,1081E-09	7,01996E-11	1,1*10^-10
2	AgNO3/KBr	0,560	2,3005E-11	7,66074E-13	5,2*10^-13
3	AgNO3/K2Cr2O7	0,106	0,00149852	4,99006E-05	2*10^-7
4	AgNO3/KOH	0,331	2,0099E-07	6,69284E-09	1,5*10^-8
5	AgNO3/KSCN	0,520	1,1227E-10	3,73864E-12	1*10^-12
6	AgNO3/KJ	0,790	2,5309E-15	8,42791E-17	8,3*10^-17

---