GALVAANIELEMENDI ELEKTROMOTOORJÕU JA ELEKTROODIPOTENTSIAALIDE MÄÄRAMINE (4)

Materjaliteaduse instituut TTÜ Füüsikalise keemia õppetool Töö 18 Töö pealkiri GALVAANIELEMENDI ELEKTROMOTOORJÕU JA nr (FK) ELEKTROODIPOTENTSIAALIDE MÄÄRAMINE Üliõpilane MIHKEL HEINMAA 094105 Õpperühm YAGB41 Töö teostatud 04/04/2011 Arvestatud
Elektromotoorjõu mõõtmise skeem TÖÖ ÜLESANNE Töös valmistatakse galvaanielement ja mõõdetakse selle elektromotoorjõudu. Mõõdetakse ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi - kas kalomel- või hõbehõbekloriidelektroodi suhtes. Mõõdetud suurusi võrreldakse Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega.
APARATUUR Koostatakse vastavalt päise all näidatud skeemile. See koosneb järgmistest osadest: 1) uuritav galvaanielement, 2) võrdluselektrood (kas kalomel- või hõbe-hõbekloriidelektrood) 3) voltmeeter . Emj. mõõtmiseks kasutatakse suure sisetakistusega (108 -- 109) numbrilise näiduga voltmeetrit, kuna seda läbib üliväike vool.
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 kas KCl või KNO 3 vahelahus ja ühendatakse lahused elektrolüütiliste sildadega, Ag/Ag+ elektroodi puhul tuleb kasutada KNO3 vahelahust ja vastavat soolasilda. 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. Pärast mõõtmist arvutatakse teoreetilised suurused, mida võrreldakse katselistega. Potentsiaali ja emj. teoreetilised väärtused arvutatakse Nernsti valemi põhjal, kusjuures normaalpotentsiaalid ja aktiivsustegurid võetakse vastavatest tabelitest. KATSEANDMED o Katse temperatuur: 25 C
A. Elektromotoorjõu mõõtmine Element Emõõdetud E'arv = (+)mõõdetud ­ (-)mõõdetud E''arv = (+)teoreetiline ­ (-)teoreetiline Zn/ ZnCl2 //KCl//CuCl2/Cu 1,001 V 0,274 ­ (-0,720) = 0,994 V 0,299 ­ (-0,803) = 1,102 V 0,1m 1m 0,1m 0,305 ­ (-0,797) = 1,102 V
B. Elektroodide potentsiaalide mõõtmine Element E'mõõdetud mõõdetud = Ag/AgCl/KCl ± E'mõõdetud mõõdetud - teoreetiline (1) Ag/AgCl//KCl//KCl/CuCl2/Cu 0,033 V 0,241 + 0,033 = 0,274 V 0,274 ­ 0,299 = -0,025 Küll. 1m 0,1m (2) Zn/ZnCl2//KCl//KCl/AgCl/Ag 0,961 V 0,241 - 0,961 = -0,720 V -0,720 ­ (-0,803) = 0,083 0,1m 1m Küll.
C. Elektroodide potentsiaalide arvutus Elektrood Molaalsus Aktiivsustegur Aktiivsus Normaalpotentsiaal teoreetiline m ± a± 0 2+ (1) Zn/Zn 0,1 0,515 0,0515 -0,765 V -0,8030 V 0,0819 -0.7971 V 2+ (2) Cu/Cu 0,1 0,508 0,0508 0,337 V 0, 2988 V 0,0808 0,3048 V
Ioonide keskmine molaalsus: ( )
Ag/AgCl/KCl standardpotentsiaal on 0,241 V. Aktiivsustegurid ja normaalpotentsiaalid käsiraamatust. .
Ülejäänud arvutused on näha tabelist või on üleskirjutamiseks liiga elementaarsed.
JÄRELDUSED
Katsest sain 3 elektromotoorjõu väärtust: mõõdetud, mõõdetud/arvutuslik ja arvutuslik. Üldiselt peaksid kõik kolm kokku langema . Minul satuvad nad tõesti üksteisele üsna lähedale: E(mõõdetud) erineb E'(arvutuslikust) kõigest 0,7% ning E(mõõdetud) E''(arvutuslikust) 9,2%. Leian selle olevat üsna heaks tulemuseks.