ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ

LABORATORIUM STUDENCKIE

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 26

--- ZALEŻNOŚĆ SEM OGNIWA OD TEMPERATURY ---

WYKONAŁY :

ALICJA PAWŁOWSKA

MIROSŁAWA LIPIŃSKA

WSTĘP TEORETYCZNY :

W ogniwie chemicznym o budowie :

/-/ Hg (Hg₂Cl₂ ) KCl_/nas./ ^J /c/ /0,1m/, KJ /4%/ Pt /+/

zachodzą w czasie jego pracy następujące procesy :

Anoda -

2Hg ↔ 2Hg⁺ + 2e

2Hg⁺ + 2Cl ^- ↔ Hg₂Cl_2/s/

------------------------------

2Hg + 2Cl ^- ↔ Hg₂Cl_2/s/ + 2e

Katoda -

I₂ + 2e ↔ 2I ^-

Sumarycznie :

I₂ + 2Hg + 2Cl ^- ↔ 2I ^- + Hg₂Cl_2/s/

W celu wyznaczenia funkcji termodynamicznych reakcji zachodzących w ogniwie należy określić siłę elektromotoryczną ogniwa w danej temperaturze i współczynnik temperaturowy :

Zależność siły elektromotorycznej ogniwa ΔE od temperatury podaje wzór Gibbsa - Helmholtza :

gdzie :

ΔE - siła elektromotoryczna ogniwa

ΔH - entalpia reakcji

z - liczba moli elektronów wymienionych w reakcji

F - stała Faradaya

T - temperatura bezwzględna.

Kreśląc zależność zmierzonych wartości ΔE = f(T) otrzymujemy prosta Y = a+b⋅T o współczynniku kierunkowym równym pochodnej :

Przekształcając wzór Gibbsa - Helmholtza można obliczyć entalpię reakcji ΔH :

Entalpię ogniwa ΔS obliczamy wg wzoru :

Potencjał ogniwa ΔG obliczamy wg wzoru :

ΔG = -ΔzF ⋅ ΔE

ZESTAWIENIE WYNIKÓW DOŚWIADCZALNYCH I WYNIKÓW OBLICZEŃ

Temperatura [ °C]	SEM ΔE [V]	[V/deg]	Potencjał ogniwa ΔG [J/mol]	Entalpia ogniwa ΔS [J/mol]	Entalpia reakcji ΔH [J/mol]
25 30 35 40 45	0,3168 0.3182 0,3198 0,3311 0,3312	8,34⋅10^-4	-61133,09 -61403,25 -61712,00 -63892,57 -63911,87	135,396	-48046,19 -47596,49 -47179,26 -48336,78 -47676,04

Stałe liczbowe potrzebne do obliczeń :

F = 96485,31 C/mol

z = 2

Obliczenie współczynnika kierunkowego prostej ΔE = f(T) metodą najmniejszych kwadratów :

gdzie n - liczba pomiarów (n=5)

A więc :

b=
= 8,34 ⋅ 10^-4

Wartość współczynnika kierunkowego wyznaczona metodą najmniejszych kwadratów i metodą graficzną jest taka sama. Wzór funkcji ΔE = f(T) w zakresie temperatur 25 - 45°C :

ΔE= 0,0011 + 8,34 ⋅10-4 T

WNIOSKI

Siła elektromotoryczna ogniwa ( różnica potencjałów katody i anody ) rośnie ze wzrostem temperatury. Określając dokładnie tą zależność można uzyskać dobre dane termodynamiczne poprzez wyznaczenie współczynnika temperaturowego.