\ Termodynamika reakcji elektrodowych Ćwiczenie numer A- 1.8 1. Wstęp teoretyczny Siła elektromotoryczna ogniwa jest charakterystyczna dla każdego ogniwa. Jest to wielkość różnicy potencjałów pomiędzy dwoma jednakowymi przewodnikami metalicznymi dołączonymi do elektrod, gdy przez ogniwo nie przepływa prąd elektryczny, tzn. zostaje osiągnięty stan równowagi reakcji elektrodowych w obu półogniwach. Siłę elektromotoryczną SEM oznacza się symbolem E.
Jeśli w ogniwie, którego dwa bieguny podłączone są do kompensatora i zrównoważone przyłożonym z zewnątrz napięciem równym sile elektromotorycznej ogniwa E może zajść termodynamicznie odwracana reakcja. W przypadku tego odwracalnego procesu i przy izobarycznym i izotermicznym przebiegu reakcji, jej entalpia swobodna Δ G jest równa maksymalnej pracy zewnętrznej nie będącej praca zmiany objętości:
gdzie: Δ G - entalpia swobodna [J]
z - liczba moli elektronów przepływających w obwodzie F - stała Faradaya [C]
E - siła elektromotoryczna ogniwa [V]
Entalpia i entropia reakcji zachodzącej w ogniwie wiąże się z siłą elektromotoryczna zależnościami opartymi na powyższym wzorze oraz na równaniu Gibbsa i Helmholtza:
gdzie: Δ H - entalpia reakcji zachodzącej w ogniwie
Δ S - entropia reakcji
W wykonywanym ćwiczeniu wykorzystywana była elektroda chlorosrebrowa i elektroda kalomelowa. Elektroda chlorosrebrowa Ag|AgCl (s) |Cl - zbudowana jest ze srebra pokrytego elektrolitycznie warstwą chlorku srebra i zanurzonego do roztworu jonów chlorkowych. Elektroda kalomelowa o schemacie Hg|Hg 2 Cl 2(s) |Cl - jest najczęściej używanym półogniwem II rodzaju. Metaliczna rtęć styka się z kalomelem Hg 2 Cl 2 stykającym się z roztworem chlorku potasu.
W naczyńku elektrolitycznym typu H, zanurzonym w termostacie, znajduje się ogniwo o schemacie:
- Ag, AgCl,║ KCl nas. / Hg 2 Cl 2 , Hg +
Po ustaleniu się stanu równowagi ( około 40-45 minut ) odczytać wskazanie multimetru. Pomiary wykonywane były w temperaturach około: 20 ºC, 30 ºC, 40 ºC i 50 ºC. 2. Obliczenia Siła elektromotoryczna dla poszczególnych temperatur wynosi:
T [ º C ]
T [K]
E [V]
20
293
0,0774
30
303
0,0815
40
313
0,0858
50
323
0,0913
Korzystając z regresji liniowej wyznaczam współczynniki równania E= f(T) Współczynniki równania E = f ( T ) wynoszą odpowiednio:
Ponieważ ogólnie E = a + bT dlatego: b = 4,60 · 10 -4 a = - 5,77 · 10 -2
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)