Wydział elektryczny Kierunek: energetyka	Imię i nazwisko studenta: Klaudia Mertka	Data wykonania ćwiczenia: 13.10.2011
Nr grupy: G2 Nr zespołu:4	Nr ćwiczenia:4	Nazwisko i imię prowadzącego: dr inż. E. Górnicka - Koczorowska

1.Temat ćwiczenia: Wyznaczanie potencjału wydzielania wodoru.

2. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest doświadczalne przebadanie krzywych prąd - napięcie (metoda glawanostyczną) dla wydzielania wodoru na platynie (Pt) i na miedzi (Cu) oraz wyznaczenie nadnapięcia potencjału wydzielania wodoru na Pt i Cu.

3. Pomiary:

I [mA]	π[V]
		H2SO4				NaOH
		0,1 N		0,01 N		0,1 N		0,01 N
		Pt	Cu	Pt	Cu	Pt	Cu	Pt	Cu
0,0	0,42	0,27	0,24	0,27	0,27	0,24	0,22	0,23
0,2	0,56	0,32	0,36	0,38	0,32	0,28	1,29	0,30
0,4	0,46	0,37	0,48	0,51	1,08	0,34	0,35	0,41
0,6	0,49	0,43	0,58	0,66	1,17	0,50	0,44	0,60
0,8	0,52	0,49	0,64	0,72	1,21	0,62	1,06	0,67
1,0	0,53	0,52	0,69	0,76	1,25	1,17	1,27	1,35
1,2	0,55	0,55	0,72	0,79	1,27	1,23	1,37	1,40
1,4	0,54	0,57	0,75	0,81	1,29	1,28	1,42	1,45
1,6	0,55	0,59	0,77	0,83	1,31	1,34	1,47	1,48
1,8	0,57	0,60	0,80	0,85	1,32	1,36	1,51	1,51
2,0	0,59	0,61	0,82	0,87	1,34	1,39	1,55	1,54
2,2	0,59	0,62	0,84	0,89	1,35	1,41	1,58	1,56
2,4	0,60	0,63	0,85	0,9	1,37	1,42	1,61	1,59
2,6	0,61	0,64	0,87	0,92	1,38	1,44	1,64	1,61
2,8	0,62	0,64	0,89	0,93	1,39	1,45	1,66	1,63
3,0	0,63	0,65	0,90	0,95	1,41	1,47	1,70	1,66
3,2	0,63	0,66	0,92	0,96	1,41	1,48	1,72	1,68
3,4	0,63	0,66	0,93	0,98	1,42	1,48	1,75	1,70
3,6	0,64	0,67	0,99	0,99	1,43	1,50	1,78	1,72
3,8	0,64	0,67	0,97	1,02	1,44	1,51	1,80	1,75
4,0	0,65	0,68	0,98	1,03	1,45	1,52	1,84	1,76
4,2	0,65	0,68	1,00	1,04	1,46	1,53	1,88	1,78
4,4	0,66	0,69	1,01	1,05	1,47	1,53	1,91	1,78
4,6	0,66	0,69	1,03	1,07	1,48	1,55	1,94	1,81
4,8	0,67	0,70	1,04	1,08	1,49	1,55	1,97	1,85
5,0	0,68	0,70	1,06	1,09	1,50	1,56	2,01	1,87

4. Obliczenia:

Wartości potencjału wydzielania ( w skali elektrody kalomelowej) dla:

E_w (w skali wodorowej) = E_w ( w skali elektrody kalomelowej)+ 0,274V

Pt:

• H₂SO₄; 0,1N: 0,55 [V] +0,274 [V]=0,824V]

• H₂SO₄; 0,01N: 0,70 [V] + 0,274V =0,974[V]

• NaOH; 0,1N: 1,29 [V] + 0,274V = 1,564[V]

• NaOH_; 0,01N: 1,3 [V] + 0,274V =1,574[V]

Cu:

• H₂SO₄; 0,1N: 0,59 [V] + 0,274V = 0,864[V]

• H₂SO₄; 0,01N: 0,80 [V] + 0,274V = 1,074[V]

• NaOH; 0,1N: 1,3 [V] + 0,274V = 1,574[V]

• NaOH_; 0,01N: 1,39 [V] + 0,274V =1,664[V]

Obliczanie nadnapięcia wydzielania wodoru dla poszczególnych układów.

NADNAPIĘCIE - wartość napięcia ŋ, którą należy dodatkowo przyłożyć do spoczynkowego potencjału elektrody.

E_{w =} E + ŋ

Obliczanie spoczynkowego potencjału z równania Nernst`a:

E= RT / nF * ln [H+]

Gdzie:

R - stała gazowa

T - temperatura w K

F - stała Faradaya

n - liczba elektronów biorąca udział w reakcji elektrodowej

Pt:

• H₂SO₄; 0,1N: (8.314 J·K mol *298,15K /2 * 96485 C·mol )* ln 0,1mol dm^-3 ≈ - 0,0299 [V]

• H₂SO₄; 0,01N: E = (8.314 J·K mol *298,15K / 2 * 96485 C·mol )* ln 0,01mol dm^-3 ≈ -0,0597 [V]

• NaOH; 0,1N: E =( 8.314 J·K mol *298,15K / 2 * 96485 C·mol )* ln 10 ^-13mol dm^-3 ≈ -0,3891 [V]

• NaOH_; 0,01N: E = (8.314 J·K mol *298,15K / 2 * 96485 C·mol) * ln 10 ^-12mol dm^-3 ≈ -0,3592[V]

Cu:

• H₂SO₄; 0,1 N: E =( 8.314 J·K mol *298,15K / 4 * 96485 C·mol) * ln 0,1mol dm^-3 ≈ - 0,0148 [V]

• H₂SO₄; 0,01N: E = (8.314 J·K mol *298,15K / 4 * 96485 C·mol) * ln 0,01mol dm^-3 ≈ -0,0296 [V]

• NaOH; 0,1N: E = (8.314 J·K mol *298,15K / 4 * 96485 C·mol )* ln 10^-13 mol dm^-3 ≈ -0,1923 [V]

• NaOH_; E = (8.314 J·K mol *298,15K / 4 * 96485 C·mol )* ln 10 ^-12mol dm^-3 ≈ -0,1774 [V]

Wartości nadnapięcia dla poszczególnych układów:

Pt:

• H₂SO₄; 0,1N: 0,824[V] - (- 0,0299 [V])=0,8539[V]

• H₂SO₄; 0,01N: 0,974[V] - (-0,0597 [V]) =1,0337[V]

• NaOH; 0,1N: 1,564[V] - (-0,3891 [V]) =1,9531[V]

• NaOH_; 0,01N: 1,574[V] - (-0,3592[V]) =1,9332[V]

Cu:

• H₂SO₄; 0,1N: 0,864[V] - (- 0,0148 [V]) =0,8788[V]

• H₂SO₄; 0,01N: 1,074[V] - (-0,0296 [V]) =1,1036[V]

• NaOH; 0,1N: 1,574[V] - (-0,1923 [V]) =1,7663[V]

• NaOH_; 0,01N: 1,664[V] - (-0,1774 [V]) =1,8414[V]

Średnia wartość nadnapięcia dla Pt ≈ 1,443 [V], a dla Cu≈ 1,398 [V]

5. Wnioski:

Niedokładności, które można zauważyć na wykresach wynikają z niedokładności sprzętu lub błędów w odczycie pomiarów. Na poprawę dokładności pomiarów mogłoby wpłynąć staranne przygotowanie materiałów badanych, ze zwróceniem szczególnej uwagi na bardzo staranne rozcieńczenie roztworu NaOH i H₂SO₄ w idealnych proporcjach oraz wyeliminowanie błędu spowodowanego ustawianiem wartości natężenia. Ponadto należałoby

także zadbać o to, aby elektroda miedziana i platynowa były odpowiednio czyste. Pominięcie tego faktu mogło również w znacznym stopniu wpłynąć na wyniki pomiarów.

str. 6

---