Dominika Polka

Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności

Biotechnologia

Grupa 4, semestr III

Czwartek 8.00-12.00

20

Laboratorium Chemii Fizycznej

Ćwiczenie nr 59

Temat: Wyznaczanie standardowej siły elektromotorycznej ogniwa

1. Część teoretyczna.

• ogniwo elektrochemiczne - układ w którym wymiana elektronów pomiędzy reagentami zachodzi poprzez przewodnik zamykający obwód między elektrodami.

• SEM ogniwa (siła elektromotoryczna) - jest to potencjał elektrostatyczny drutu przyłączonego do elektrody znajdującej się na schemacie ogniwa po stronie prawej, mierzony w stanie równowagi względem potencjału drutu z tego samego metalu, przyłączonego do elektrody lewej.

• potencjał standardowy elektrody - jest to siła elektromotoryczna ogniwa zbudowanego w taki sposób, że lewym półogniwem jest standardowa elektroda wodorowa, a prawym badana elektroda. W związku z tym, że wartość potencjału standardowej elektrody wodorowej została przyjęta jako wzorcowa, równa zero, to mierzona siła elektromotoryczna jest równa potencjałowi standardowemu elektrody badanej

• ogniwo to zbudowane jest z elektrod: chlorosrebrowej i chinchydronowej:

Ag, AgCl_s, HCl(m), C₆H₄O₂, C₆H₆(OH)₂, Pt

Zachodzą w nim następujące reakcje:

• na elektrodzie chlorosrebrowej

2 Ag(s) + 2Cl^-(aq) => 2 AgCl + 2e

• na elektrodzie chinchydronowej (chinhydron jest równomolową mieszaniną chinonu C₆H₄O₂ i hydrohinonu C₆H₆(OH)_2:

C₆H₄O₂ + 2H⁺ + 2e => C₆H₆(OH)₂

• sumaryczna reakcja w ogniwie:

2 Ag(s) + 2Cl^-(aq) + C₆H₄O₂(aq) + 2H⁺(aq) = 2 AgCl(s) + C₆H₆(OH)₂(aq)

• równanie Nernsta zgodnie z którym wyznacza sie siłę elektromotoryczną tego ogniwa:

gdzie:

γ_±- średni jonowy współczynnik aktywoności
dla HCl

m_±- średnia jonowa molarność HCl

F - stała Faradaya,

R- stała gazowa, R=8,314 J/K*mol

T - temperatura wyrażona w kelwinach

E⁰- standardowa siła elektromotoryczna

• dla małych mocy jonowych, średni jonowy współczynnik γ_± można obliczyć z granicznego prawa Debaye'a-Huckel'a. Dla ekektrolitu (1:1), gdy spełniona jest równość l=m, graniczne prawo Debaye'a-Huckel'a przyjmuje postać:

• siłę elektromotoryczną ogniwa E⁰ można wyznaczyć z zależności prostoliniowej:

2. Cześć eksperymentalna.

Lp.	Stężenie HCl [mol/dm^3]	SEM [V]
				E1	E2	E3	Eśr
1
2
3
4
5
6
7

3. Opracowanie wyników.

c	√c	Eśr	y= Eśr-0,118 log c
[mol/dm^3]	-	[v]	[v]
0,00625	0,07906	0,179	0,4391
0,0125	0,1118	0,193	0,4176
0,025	0,1581	0,2015	0,3905
0,05	0,2236	0,2213	0,3748
0,1	0,3162	0,2443	0,3623

Wykres zależności:

Ekstrapolacja prostej:

Ekstrapolowana wartość y, kiedy
:

E^o=y=
[V]

Obliczenie teoretycznej wartości E^o:

Π^o_AgCl=0,222 V

Π^o_Ch= 0,699 V

Zgodnie ze schematem ogniwa:

Ag| AgCl| HCl(m)|Q, QH₂| Pt

E^o= Π^o_Ch- Π^o_AgCl=0,699-0,222=0,477 V

4. Rachunek błędu.

5. Uwagi i wnioski.

Zmierzona wartość obarczona jest niewielkim błędem. Moim zdaniem wynika on zarówno z metody pomiaru i obliczeń, jak również z błędu wykonania pomiaru. Z metody dlatego, że ekstrapolacja stanowi przybliżenie i powoduje błąd sama z siebie. Błąd wykonania pomiaru może wynikać z zbyt krótkiego czasu od wstawienia elektrody do próbki do pomiaru, w wyniku czego wskazanie woltomierza mogło nie uzyskać dostatecznego stanu równowagi, gwarantującego poprawny odczyt. Również stężenia przygotowywanych roztworów mogły charakteryzować się lekkim błędem w stosunku do zadanej wartości, aczkolwiek błąd ten, spowodowany niedokładnością stężenia uważam za bardzo mały.

---