To tylko jedna z 5 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Laboratorium chemii fizycznej
Sprawozdanie z ćwiczenia:
„Termodynamika ogniw”
Ćwiczenie przeprowadzili:
Ocena z przygotowania:
Ocena ze sprawozdania:
- Łukasiak Paweł
-Pietruszko Adam
- Syzdek Jarosław
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie standardowej siły elektromotorycznej ogniwa , średniego współczynnika aktywności elektrolitu (γ±) oraz wyznaczenie liczb przenoszenia jonów Cd2+ i Cl¯ w roztworach wodnych CdCl2 metodą pomiaru SEM ogniw stężeniowych z przenoszeniem, a także wyznaczenie potencjału termodynamicznego Gibbsa.
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 zapisanej z prawej strony odejmuje się potencjał elektrody lewej ( ). Ponieważ SEM ogniwa można opisać przy pomocy funkcji termodynamicznych, zatem SEM, podobnie jak i one (funkcje termodynamiczne) zależy od temperatury. Ostatecznie:
,
gdzie -standardowa SEM ogniwa, związana ze standardowymi potencjałami chemicznymi reagentów.
Siła elektromotoryczna badanego ogniwa chlorowo-kadmowego wyrażona jest wzorem:
,
gdzie: jest współczynnikiem aktywności elektrolitu. Współczynnik ten wiąże ze sobą siłę jonową (I) i pewną stałą (A) charakteryzującą rozpuszczalnik. Opisany on jest wzorem zgodnie z teorią Debye'a - Hückela:
,
gdzie I przedstawia się:
Siła elektromotoryczna ogniwa stężeniowego przedstawiona jest wzorem:
Znając siły elektromotoryczne wyżej wymienionych ogniw możemy wyznaczyć średni współczynnik aktywności elektrolitu CdCl2. Pomiar SEM pozwala na wyznaczenie również liczby przenoszenia przy pomocy ogniw stężeniowych z przenoszeniem.
SEM takiego ogniwa można wyrazić za pomocą wzoru:
Liczba przenoszenia jest to stosunek ładunku przeniesionego przez dany jon do sumarycznego ładunku przeniesionego przez wszystkie jonu znajdujące się w roztworze. Zatem przy pomocy powyższego wzoru można wyznaczyć liczby przenoszenia poszczególnych jonów.
Wykonanie ćwiczenia
Metoda pomiaru
Pomiar polega na zmierzeniu wartości SEM ogniw chemicznych o różnych stężeniach elektrolitu. Pomiar prowadzimy dla następujących ogniw:
(…)
… będą pracowały w ogniwie.
Umieszczamy ogniwa w termostacie.
Po około 30 minutach wykonujemy pomiar SEM. Pomiary powtarzamy, co około 30 minut, aż do ustalenia się stałej wartości.
Opracowanie wyników
Do obliczeń przyjmujemy wartości stałej Faraday'a: F = 96485C/mol, stałej gazowej: R = 8,31451 J/molK. Wyznaczanie aktywności.
W celu wyznaczenia aktywności wykorzystujemy następującą zależność…
… ogniwie stężeniowym zachodzą następujące procesy:
Zatem dla naszego układu (-)Ag|AgCl(s)|CdCl2|CdCl2|AgCl(s)|Ag(+), bilans materiałowy lewego półogniwa dla 1F ładunku przeniesionego przedstawia się w następujący sposób:
(+) n_ moli Cl¯ przeniosło przez granicę faz ładunek t_F,
(-) n+ moli Cd2+ przeniosło przez granicę faz ładunek t+F
(-) 1 mol Cl¯ ubył wskutek przebiegu procesu elektrodowego.
Sumarycznie…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)