Galvaanielemendi elektromootorjõu ja elektroodpotent (0)

TTÜ
Materjaliteaduse instituut füüsikalise keemia õppetool
Töö nr 15
Töö pealkiri
Galvaanielemendi elektromotoorjõu ja elektroodipotentsiaalide määramine
Üliõpilase nimi ja eesnimi
Õpperühm
Töö teostamise
kuupäev:
06.04.2010
Kontrollitud:
Arvestatud:
Joonis 1 Elektromotoorjõu mõõtmise skeem
TÖÖ ÜLESANNE
Töös valmistatakse galvaanielement ja mõõdetakse selle elektromotoorjõudu. Mõõdetakse ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi - kas kalomel- või hõbe-hõbekloriidelektroodi suhtes. Mõõdetud suurusi võrreldakse Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega.
KATSE KÄIK
Vastavalt praktikumi juhendaja korraldusele valmistatakse galvaanielement. Selleks valatakse elektroodinõudesse ~30 ml nõutava kontsentratsiooniga lahust, kuhu paigutatakse eelnevalt liivapaberiga hoolikalt puhastatud elektroodid .
Elektroodinõude vahele asetatakse difusioonipotentsiaali vähendamiseks KCl vahelahus ja ühendatakse lahused elektrolüütiliste sildadega.
Edasi koostatakse mõõteskeem, mille abil määratakse elektromotoorjõud nii uuritavale galvaani-elemendile kui ka galvaanielementidele, mis koosnevad uuritavatest elektroodidest ja võrdluselektroodist.
Skeemi koostamisel võetakse käsiraamatust normaalpotentsiaalide väärtused, mille abil hinnatakse, milline elektrood on uuritavas galvaanielemendis positiivne, milline negatiivne. Polaarsust tuleb silmas pidada ka galvaaniahela koostamisel võrdluselektroodi abil.
Seega mõõdetakse antud töös elektromotoorjõudu:
1) uuritavale galvaanielemendile;
2) ja 3) galvaanielementidele, mis koosnevad ühest uuritavast elektroodist (poolelemendist) ja võrdluselektroodist (kalomel- või hõbe­hõbekloriidelektroodist).
Kahe viimase galvaanielemendi elektromotoorjõudu ja võrdluselektroodi potentsiaali kasutatakse uuritavate elektroodide potentsiaalide arvutamiseks. Arvutamisel tuleb tähele panna, kas uuritav elektrood on elemendis positiivne või negatiive.
KATSENDMED
Katse temperatuur 25
A. Elektromotoorjõu mõõtmine
Element
Emõõdet
E´arv =φ(+)mõõdet – φ(-)mõõdet
E´´arv = φ(+)teor – φ(-)teor
Näiteks
Zn/ ZnCl2 //KCl// CuSO4 /Cu
0,05m 1m 0,2m
1,002 V
0,316 –(-0,685) = 1,001 V
0,287+0,802 =
= 1,089 V
B. Elektroodide poternsiaalide mõõtmine
Jrk. nr.
Element
E´mõõdet
φmõõdet=φAg/AgCl/KCl±E´mõõdet
φmõõdet – φteor
1
Zn/ZnCl2//KCl//KCl/AgCl/Ag
0,05m 1m küll.
0,926 V
0,241 - 0,926= -0,685
-0,658+0,802 = 0,117
2
Ag/AgCl/KCl//KCl//CuSO4/Cu
küll. 1m 0,2m
0,075 V
0,241 + 0,075 = 0,316
0,316-0,287 = 0,029
Arvutused on tehtud kasutades MS Excelit valemite järgi, mis on nähtaval tabeli päises
C. Elektroodide potentsiaalide arvutus
Jrk.nr.
Elektrood
Molaalsus
m
Aktiivsustegur
γ±
Aktiivsus
a±
Normaal -potentsiaal
φ0
φteor
1
Zn/Zn+2
0,05
0,56
0,048
-0,763
-0,802
2
Cu/Cu2+
0,2
0,104
0,0208
0,337
0,287
Potentsiaalide väärtused võetud 1983. aastal välja antud käsiraamatust
 = 0 + ln, kus 2,303 =
= 0,059 V
Ag/AgCl/KCl standardpotentsiaal on 0,241 V
φ=φ0 + 0,059/z *log a
φZn2+,Zn= -0,763 + 0,059/2 *log(0,048)= -0,802 V
φCu2+,Cu= 0,337 + 0,059/2 * log(0,2*0,104)= 0,287 V
E’’arv = 0,802 + 0,287 = 1,089 V
Järeldus:
Sain katsest 3 EMJ väärtust, mis peaksid kõik kokku langema . E (mõõdetud) erineb E’ arvutuslikust 0,1%; E (mõõdetud) erineb E’’ arvutuslikust 7,99 %. Leian, et katse oli tehtud õnnestunult.