To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
1 OGNIWA STĘŻENIOWE - WYZNACZANIE LICZB PRZENOSZENIA Ogniwa stężeniowe są zbudowane z dwóch identycznych elektrod, zanurzonych w dwóch roztworach tego samego elektrolitu, różniących się aktywnościami. Źródłem SEM ogniw stężeniowych jest praca przeniesienia elektrolitu z roztworu a wyższej aktywności do roztworu o niższej aktywności. W zależności od typu granicy zetknięcia dwóch roztworów elektrolitu rozróżniamy ogniwa stężeniowe z przenoszeniem i bez przenoszenia jonów. Przeprowadźmy bilans materiałowy wynikający z przepływu ładunku 1 faradaya (96500 C) w następującym ogniwie: - Ag│AgNO3 (a2) AgNO3 (a1)│Ag + (1) gdzie: a1 a2 Na anodzie (ujemny biegun ogniwa), w wyniku reakcji utleniania powstaje jeden mol jonów Ag+. Przez granicę rozdziału cieczy przepływa t+ moli jonów srebra z roztworu o aktywności a2 do roztworu o aktywności a1 . Sumaryczna zmiana w obszarze anodowym wynosi zatem (1 - t+) moli = t- moli jonów Ag +. W tym samym czasie t- moli jonów NO3- migruje do tego obszaru. Na katodzie (dodatni biegun ogniwa) wydziela się 1 mol jonów srebra. Jednocześnie do obszaru katodowego wpływa t+ moli jonów Ag +. Sumaryczna zmiana w przestrzeni katodowej wynosi zatem (-1 + t+) = -t- jonów Ag +. Jednocześnie z tego obszaru wypływa t- moli jonów NO3 -. Reakcje elektrodowe: Anoda (-): Ag → Ag+ + ē Bilans materiałowy dla ładunku 1 F Jon Efekt reakcji Efekt migracji Zmiana całkowita Ag+ +1 -t+ t- NO3 - 0 t- t- Katoda (+): Ag+ + ē → Ag Bilans materiałowy dla ładunku 1 F Jon Efekt reakcji Efekt migracji Zmiana całkowita Ag+ -1 +t+ -t- NO3 - 0 -t- -t- Entalpia swobodna reakcji w ogniwie, gdy przez roztwór przepływa 1 mol elektronów, wynosi: { }) ) ( , ( ) ) ( , ( ) ) ( , ( ) ) ( , ( 2 3 1 3 2 1 − − − − + + + + − − + − = ∆ a NO a NO a Ag a Ag t G µ µ µ µ (2) Ćwiczenia laboratoryjne „Zaawansowane metody chemii fizycznej” http://www.chemia.uj.edu.pl/~lesniews/lab © 2002 Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego 2 2 2 1 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ln − + − + − ⋅ ⋅ ⋅ = ∆ a a a a RT t G (3) siła elektromotoryczna tego ogniwa wyraża się równaniem ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ∆ − = − − − + + + + + − + − + − 2 1 2 1 2 1 2 2 1 1
(…)
…. Uzyskane wyniki porównać z danymi pomiarowymi. Współczynniki aktywności
jonów srebra w roztworach azotanu srebra o stężeniach 0.1 M, 0.01 M, 0.001 M, w
temperaturze 298 K wynoszą odpowiednio: 0.734, 0.900, 0.965.
2. Na podstawie równań (12) i (13) obliczyć liczby przenoszenia jonów srebrowych i
azotanowych dla trzech par roztworów AgNO3. Uzyskane wyniki porównać z danymi
tablicowymi.
3. Przedyskutować uzyskane wyniki.
4
WYZNACZANIE STAŁEJ ROZPUSZCZALNOŚCI Z POMIARÓW
SEM
Potencjał chemiczny µ jest dla czystej substancji funkcją temperatury i ciśnienia, a zatem
dla określonej temperatury i ciśnienia ma wartość stałą. W stanie równowagi, w układach
wieloskładnikowych i wielofazowych, potencjał chemiczny każdego składnika musi mieć we
wszystkich fazach tę samą wartość.
W roztworze nasyconym, czyli pozostającym w równowadze z czystą substancją,
potencjał chemiczny tej substancji jest w stałej temperaturze i ciśnieniu stały
µ = µ0 + RT ln a = const
(1)
gdzie: a - aktywność substancji w roztworze nasyconym,
µ0- potencjał standardowy.
Z równania (1) wynika, że w roztworze nasyconym a = const.
Jeżeli substancją nasycającą roztwór jest sól dysocjująca według równania
M ν + Aν −
ν + M (v
−)
+
+ ν − A ( v…
… współczynnik aktywności, to równanie (4)
przybierze postać
cν + ⋅ cν − ⋅ f +ν + ⋅ f −ν − = La
(5)
+
−
Po wprowadzeniu średniego współczynnika aktywności elektrolitu M ν + Aν − , zdefiniowanego
jako
f ± = ν f +ν + ⋅ f −ν −
(6)
otrzymamy
ν
c ν + ⋅ cν − ⋅ f ± = L a
(7)
+
−
W roztworze o małej sile jonowej współczynnik aktywności jest bliski jedności i
równanie (7) przybiera przybliżoną postać
c ν + ⋅ cν − = L…
… i
drugiego rodzaju. Metoda wyznaczania stałej rozpuszczalności zastosowana w tym ćwiczeniu
polega na znalezieniu stężenia jonów metalu trudno rozpuszczalnej soli z pomiarów SEM
ogniwa stężeniowego bez przenoszenia. Ogniwo jest zbudowane z elektrod odwracalnych
względem kationów trudno rozpuszczalnej soli. W jednym półogniwie elektrolitem jest łatwo
rozpuszczalna sól metalu elektrody, a w drugim roztwór…
… współczynnik aktywności, to równanie (4)
przybierze postać
cν + ⋅ cν − ⋅ f +ν + ⋅ f −ν − = La
(5)
+
−
Po wprowadzeniu średniego współczynnika aktywności elektrolitu M ν + Aν − , zdefiniowanego
jako
f ± = ν f +ν + ⋅ f −ν −
(6)
otrzymamy
ν
c ν + ⋅ cν − ⋅ f ± = L a
(7)
+
−
W roztworze o małej sile jonowej współczynnik aktywności jest bliski jedności i
równanie (7) przybiera przybliżoną postać
c ν + ⋅ cν − = L…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)