87315

Warszawa, G9.C6.2000 r.

Rafał Ruzik Grzegorz Krakowski Jakub Ziętek

Termodynamika ogniw

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie standanlowej siły elektromotorycznej ogniwa (E^fj*),

średniego współczynnika aktywności elektrolitu (y») oraz wyznaczenie liczb przenoszenia jonów Cd²* i Cl w roztworach wodny:h CdCls metodą pomiaru SEM ogniw stężeniowych z przenoszeniem, a także wyznaczenie potencjału termodynamicznego Gibbsa.

2. Podstawyfizyczne

SEM jest różnicą potencjałów wewnętrznych drutów łącznikowych wykonanych z tego samego rretaii, dołączonych do elektrod wyprowadzających ogniwa otwartego. Termin „ogniwo otwarte" oznacza graniczny stan ogniwa wykonującego pracę elektryczną rdes kończenie powoli. Zgodnie z tzw. Konwencja Sztokholmską od potencjału łącznika elektrody zapisanej z prawej strony odejmuje się potercjał elektrody lewej (SEM - 57> 1C_A ).

Ponieważ SEM ogniwa można opisać przy pomocy funkcji termodynamicznych, zatem SEM, podetnie jak i one (funkcje termodyramiczne) zależy od temperatury. Ostatecznie:

ł

gdzie    standardowa S EM cg niw a, związana ze standardowymi potencjałami chemicznymi

reagentów.

Siła elektromotoryczna badanego ogniwa chlorowo-kadmowego wyrażona jest wzorem

gdzie:y. jest współczynnikiem aktywności elektrolitu. Współczynnik ten wiąże ze sobą siłę jonową (I) i pewrą stałą (A) charakteryzującą rozpuszczalnik. Opisany on jest wzorem zgodnie z teorią Debye'a - Hiickela:

log 7*

-Ąz^zjrfi

lWF

gdzie I przedstawia się:

m.z:

Siła elektromotoryczna cgniwa stężeniowego przedstawiona jest wzorem

-—Ina-. 2 F

RT

Z rając siły elektromotoryczne wyżej wymienionych ogniw możemy' wyznaczyć średni współczynnik aktywności elektrolitu CdCh.

Pomiar SEM pozwala na wyznaczenie również liczby przeroszenia przy pomocy ogniw stężeriowychz przenoszeniem.

SEM takiego ogniwa można wyrazić za pomocą wzoru:

S£U

2 F

-* ln

l

Liciia przenoszenia jest to stosunek ładunku przeniesionego przez dary jon do sumarycznego ładunku przeniesionego przez wszystkie jonu znajdujące się w roztworze. Zatem przy pomocy powyższego wzoru można wyznaczyć liczby przenoszenia poszczególnych jonów.

1