LOGISTYKA I ROK	Beata Kozłowska grupa L3		05.03.2009
	Badanie własności prostowniczych diod półprzewodnikowych	Ocena

1. Wprowadzenie

1. Dysocjacja - proces rozpadu drobin związków chemicznych na jony pod wpływem rozpuszczalnika. Rozpad ten jest obserwowany przede wszystkim dla wodnych roztworów zasad, kwasów i soli. W tym procesie powstają jony:

1. dodatnie (kationy) - jony metalu lub wodoru,

2. ujemne (aniony) - reszta kwasowa lub grupy wodorotlenowe OH

2. Rekombinacja - proces przeciwny do dysocjacji elektrolitycznej, tzn. spotykanie się, będących w ciągłym ruchu jonów o znakach przeciwnych.

3. Dysocjacja nigdy nie jest całkowita i ilość zdysocjowanych drobin zależy między innymi od temperatury, stężenia roztworu i rodzaju rozpuszczalnika.

4. Drobiny związków chemicznych o wiązaniu jonowym w środowisku o dużej przenikalności elektrycznej łatwo ulegają rozpadowi na jony. Wynika to z osłabienia sił kulombowskiego oddziaływania między jonami w drobinie.

Siła oddziaływania kulombowskiego:

Wartość tej siły jest proporcjonalna do
, a więc duża wartość
sprzyja dysocjacji.

5. Stopień dysocjacji - stosunek liczby drobin dysocjowanych N do całkowitej liczy drobin N₀ w roztworze:

6. Elektroliza - proces elektrochemiczny, w którym doprowadzona z zewnątrz energia elektryczna zostaje zużyta na przeprowadzenie przemian chemicznych związanych z przepływem ładunków elektrycznych przez elektrolit i przebiegających na powierzchni elektrod.

7. Reakcje wtórne - reakcje, które zachodzą między produktami rozpadu a elektrodami lub rozpuszczalnikiem.

8. Przewodnictwo większości elektrolitów rośnie ze wzrostem stężenia roztworu, osiągając maksimum, po czym maleje (zależy od stopnia dysocjacji elektrolitu). Ważny wpływ na przewodnictwo ma też temperatura - jej wzrost powoduje wzrost ruchliwości jonów i stopnia dysocjacji.

9. a) przewodniki I rodzaju - metale,

b) przewodniki II rodzaju - elektrolity.

10. I prawo Faradaya: Każdy docierający do elektrody jon niesie zarówno ładunek, jak i masę, a produkty rozkładu elektrolitycznego pojawiają się wyłącznie na powierzchni elektrod, więc ilość masy substancji wydzielonej na elektrodzie jest proporcjonalna do przeniesionego przez elektrolit ładunku Q:

m = kQ,

*ponieważ Q = It

więc m = kIt

gdzie:

k - współczynnik proporcjonalności (równoważnik elektrochemiczny),

I - natężenie,

t - czas trwania elektrolizy,

m - masa.

*przy założeniu, że przez elektrolit przepływa stały prąd o natężeniu I w czasie trwania elektrolizy.

11. II prawo Faradaya: Masa substancji wydzielonej na elektrodzie z dowolnego roztworu mają się do siebie jak równoważniki chemiczne tych substancji, czyli:

gdzie:

m_1, m₂ - wydzielone masy,

R₁, R₂ - równoważniki chemiczne, przy czym
gdzie A - masa atomowa,

W - wartościowość

Ponieważ z I prawa: m = kIt
, równanie można przekształcić do postaci:

pod warunkiem, że ładunek przeniesiony w trakcie obu tych elektroliz jest jednakowy I₁t₁ = I₂t₂

(Q₁ = Q₂

Można więc zapisać, że :

gdzie:

a - współczynnik proporcjonalności zapisywany również w postaci a = 1/F.

Ostatecznie powyższe równanie można zapisać w postaci :

gdzie:

F - jest wielkością stałą i nosi nazwę stałej Faradaya.

Po przekształceniu pierwsze prawo Faradaya opisuje równanie:

skąd możemy obliczyć stałą Faradaya :

2. Tabela pomiarów

t [ s ]	I [ A ]
0	0,59
180	0,59
360	0,60
540	0,59
720	0,59
900	0,59
1080	0,60
1260	0,60
1440	0,59
1620	0,60
1800	0,60
I śr [A ]	0,595
m1 [ g ]	96,77
m2 [ g ]	97,15
m2 - m1 [ g ]	0,38

3. Przebieg ćwiczenia

Wyznaczamy powierzchnię katody, a następnie natężenie prądu tak by 1 A przypadał na 1 dm² Następnie oczyszczamy katodę papierem ściernym, opłukujemy pod bieżącą wodą i suszymy suszarką. Za pomocą wagi elektrycznej wyznaczamy masę katody. Po czym montujemy układ wg schematu. Notujemy 10 pomiarów jak zmienia się natężenie prądu w odstępach co 3 minuty. Po skończeniu pomiarów ponownie płuczemy, suszymy i ważymy katodę. Wyznaczamy różnicę mas. Wyliczamy średnią wartość natężenia prądu w czasie trwania elektrolizy. Wyznaczamy współczynnik elektrochemiczny i stałą Faraday'a

4. Obliczenia

Na podstawie I prawa elektrolizy Faradaya które mówi, iż masa substancji wydzielonej na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu płynącego przez elektrolit i do czasu trwania elektrolizy :

można obliczyć wartość równoważnika elektrochemicznego k. Po przekształceniu wzoru otrzymujemy:

po podstawieniu wartości z wykonanego ćwiczenia otrzymujemy równoważnik elektrochemiczny:

Stałą Faradaya można obliczyć korzystając z drugiego prawa Faradaya, które ma postać :

5. Niepewności pomiarów

Całkowita niepewność standardowa

Niepewność masy:

Δ_em=0,01g

Δ_dm=0,05g

Niepewność czasu:

Δ_et=2s

Δ_dt=0,02s

Niepewność natężenia:

Δ_eI=0,01A

Δ_dI=0,01A

• Niepewność złożona dla :

a) Stałej elektrochemicznej k:

b) Stałej Faradaya:

6. Wnioski

Dzięki przeprowadzonym doświadczeniu i uzyskanych danych wyliczyliśmy współczynnik elektrochemiczny i stałą Faradaya. Wartości uzyskane z obliczeń wykonanych na podstawie danych z doświadczenia niewiele różnią się od wartości tablicowych. Może to być spowodowane niedokładnymi pomiarami mas katody przed i po doświadczeniu lub zbyt małemu natężeniu przepływającego prądu przez powierzchnię elektrody, w wyniku czego wydzieliła się mniejsza ilość miedzi.

Z obliczeń uzyskaliśmy współczynnik elektrochemiczny:

W tablicach współczynnik ten wynosi:

Stała Faradaya w naszych obliczeniach jest równa:

W tablicach stała ta wynosi:

---