87295

Warszawa, 14 marca 2000 r.

Maciej D ranka Grze gon Garbacz Rafał Łukasik

Termodynamika ogniw

1. Celćv/iczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie standardowej siły elektromotorycznej ogniwa    ),

średniego współczynnika aktywności elektrolitu (y*) oraz wyznaczenie liczb przenoszenia jorów Cd²* i C1Ż w roztworach wodnych Cd CU metodą pomiaru S EM ogniw s tężeniowych z przenoszeniem.

2. Podstawy fizyczne

SEM jest różnicą potencjałów wewnętrznych. drutów łącznikowych wykonanych z tego samego metalu, dołączonych do elektrod wyprowadzających ogniwa otwartego. Termin „ogniwo otwarte" oznacza graniczny stan ogniwa wykonującego pracę elektryczną nieskończenie powoli. Zgodnie z tzw. Konwencja Sztokholmską od potencjału łącznika elektrody zapisarej z prawej strony odejmuje się potencjał elektrody lewej (SEM - 1Z_K 1Z_A ).

Ponieważ SEM ogniwa można opisać przy pomocy funkcji termodynamicznych, zatem SEM, podobnie jak i ora (funkcje termodynamiczne) zależy od temperatury. Ostatecznie:

fiT

W)

gdzie E^fT) -standardowa SEM ogniwa, związana ze standardowymi potencjałami chemicznymi reagentów.

Siła elektromotoryczna badanego ogniwa chlorow o-kadmo we go wyrażona jest wzorem

E - F°

** SCM ** ZIM

3jRT. ..rr . RT,

Cd.*9

-ln(V4^y_) -i--Ina

2F    • 2F

gdzie: Y* i^e^t współczynnikiem aktywności elektrolitu. Współczynnik ten wiąże ze sobą siłę jonową (I) i pewną stałą (A) clarakteryzującą rozpuszczalnik. Opisary on jest wzorem zgodnie z teoną Debye'a- Hiickela:

log 7*

-A\z^z_\JJ

gdzie I przedstawia się:

Siła elektromotoryczna ogniwa stężeniowego przedstawiona jest wzorem

* RT,

i—•    ™    i n cz _ ₄ w

Sm

Znając siły elektromotoryczne wyżej wymienionych ogniw możemy wyznaczyć średni współczynnik aktywności elektrolitu CdCL

Pomiar SEM pozwala na wyznaczenie również liczby przeroszenia przy pomocy cgniw stężeniowychz przeroszeniem.

SEM takiego ogniwa możra wyrazić za pomocą wzoru:

„ 3FT . ('

S£U

2F

•t. In

tZ

Liczba przeroszenia jest to stosu rek ładunku przeniesionego przez dany jem do sumarycznego ładunku przeniesionego przez wszystkie joru znajdujące się w roztworze. Zatem przy pomocy powyższego wzoru można wyznaczyć liczby przenoszenia poszczególnych jonów.