Galvaanielememdi elektromotoorjõud E võrdub juhul, kui difusioonipotentsiaali ei arvestada, elektroodide potentsiaalide vahega: , kus 2 ja 1 on vastavalt positiivse ja negatiivse elektroodi potentsiaalid. Kui elektroodil toimub reaktsioon OksOks + ze- = RedRed, kus Oks ja Red on vastavalt aine oksüdeerunud ja redutseerunud vormid, e on elektron ja on koefitsient, siis on tema potsentsiaal arvutatav Nernsti valemi järgi. Nernsti valem: , kus 0 on elektroodi normaalpotentsiaal, T temperatuur, F Faraday konstant ja a aktiivsus. Temperatuuril 298K Seega sellel temperatuuril Elektroodi normaalpotentsiaal võrdub elektroodi potentsiaaliga, kui reaktsioonist osavõtvate ainete aktiivsused on võrdsed ühega. Normaalpotentsiaalid on toodud käsiraamatutes. Eraldi rühma moodustavad nn II liki elektroodid, kus metallelektrood asub selle metalli raskestilahustuvat ühendit sisaldavad ja viimasega ühist aniooni omava hästilahustuva soola lahuses
Töö käik 1. Uuritavale lahusele lisasin väikese koguse kinhüdrooni (nii, et lahus oli küllastatud). 2. Asetasin lahusesse platineerimata plaatinaelektroodi. 3. Ühendasin elektroodinõu hõbe-hõbekloriidelektroodiga. 4. Mõõtsin elemendi elektromotoorjõu. Valemid Küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril: Kinhüdroonielektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril: Lahuse pH: Kinhüdroonelektroodil toimub reaktsioon: Sellele vastav potentsiaal: Kuna , siis avaldub kinhüdroonelektroodi potentsiaal järgmiselt: Sellest avaldan pH: Mõõdetud galvaanielemendi elektromotoorjõud avaldub järgmiselt: Sellest avaldan: Asendan selle üleval olevasse pH avaldisse: Katsetulemused ja arvutused Mõõtmine kinhüdroonielektroodiga: Kinhüdroon hõbe-hõbekloriidelement elektromotoorjõud:
1 Cd/CdSO4//KCl//AgCl/Ag 0,641 -0,442 0,0186 0,05m 2 Ag/AgCl//KCl//CuCl2/Cu 0,079 0,278 -0,0225 0,05m C Elektroodide potentsiaalide arvutus Tabel 3 Jrk nr Elektrood Molaalsus Aktiivsustegur Aktiivsus Normaalpotentsiaal teor M ± a± 0 1 Cd/Cd2+ 0,05 0,206 0,0103 -0,402 -0,4606 2 Cu/Cu2+ 0,05 0,577 0,0458 0,34 0,3005 Kui elektroodil toimub reaktsioon OksOks + ze- = RedRed (kus Oks ja Red on vastavalt aine oksüdeerunud ja redutseerunud vormid, e - elektron, -
1 Cd/CdSO4//KCl//AgCl/Ag 0,641 -0,442 0,0186 0,05m 2 Ag/AgCl//KCl//CuCl2/Cu 0,079 0,278 -0,0225 0,05m C Elektroodide potentsiaalide arvutus Tabel 3 Jrk nr Elektrood Molaalsus Aktiivsustegur Aktiivsus Normaalpotentsiaal φteor M γ± a± φ0 1 Cd/Cd2+ 0,05 0,206 0,0103 -0,402 -0,4606 2 Cu/Cu2+ 0,05 0,577 0,0458 0,34 0,3005 Kui elektroodil toimub reaktsioon OksOks + ze- = RedRed
Ag/AgCl/KCl = 0,199 V φm õõ detud(Cd)=φ Ag/ AgCl / KCl −E ' mõõ detud =0,199−0,653=−0 , 454 V φm õõ detud(Cu) =φ Ag / AgCl / KCl + E ' m õõ detud =0,199+ 0,083=0 , 282 V m õõ detud(Cd )−¿ φteoreetiline(Cd)=−0,454−(−0,4616 ) =0 , 0076V φ¿ C. Elektroodide potentsiaalide arvutus Jrk.nr. Elektrood Molaalsus Aktiivsustegur Aktiivsus Normaalpotentsiaal φteor m γ± a± φ0 1 Cd/Cd2+ 0,1 0,206 0,0206 -0,403 -0,4527V 2 Cu/Cu2+ 0,05 0,508 0,0403 0,337 0,2958V Aktiivsusteguri γ leidsin käsiraamatust.
ning mõõdetakse elemendi elektromotoorjõud. Lahuse pH saab arvutada, lähtudes elemendi emj. ja indikaatorelektroodi potentsiaali avaldisest. Mõõtmine kinhüdroonelektroodiga: kinhüdroon hõbe-hõbekloriidelement elektromotoorjõud E = 0,250 V katsetemperatuur t = 25 °C; küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril hõbe-hõbekloriid = 0,199 1,01 ·10-3 (t -25) = 0,199V kinhüdroonelektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril kn0 = 0,699 - 0,00074 (t - 25)= 0,699V arvutatud pH pH valemi tuletuskäik Kinhüdroonelektroodil toimub reaktsioon: Sellele vastav potentsiaal: Kuna , siis avaldub kinhüdroonelektroodi potentsiaal järgmiselt: Sellest avaldan pH: Mõõdetud galvaanielemendi elektromotoorjõud avaldub järgmiselt: Sellest avaldan: Asendan selle üleval olevasse pH avaldisse: Järeldus Antud lahuse tegelik pH oli 4,0. Mina sain tulemuseks 4,24.
avaldisest. Valemid kn= kn0+ loga2H+= kn0-0,059pH, millest pH= edasi tuleb võtta mõõdetud galvaanielemendi elektromotoorjõu avaldis: E= kn- Ag/AgCl, millest kn=E+ Ag/AgCl. Asendades selle ülaltoodud valemisse, saame pH avaldiseks: pH= Katseandmed E=0,212V Katsetemperatuur t=24°C Arvutused küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril hõbe-hõbekloriid = 0,199 1,01 ·10-3 (24 -25)=0,20001 V kinhüdroonelektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril kn0 = 0,699 - 0,00074 (24 - 25)=0,69979 arvutatud pH = = 4,87 Tegelik pH oli aga 4,0 Katsevea arvutus: P=*100%=21,75% Järeldus: Mina sain katse ja arvutuste tulemusena uuritava lahuse pH-ks 4,87. Tegelik pH oli aga 4,0. Veaprotsendiks sain 21,75%. Viga võis tulla sellest, et lisati liiga palju kinhüdrooni või mõnest teisest katse jooksul tehtud viga. Lähtudes veaprotsendist võib lugeda katse ebaõnnestunuks.
hõbekloriidelektroodiga ning mõõdetakse elemendi elektromotoorjõud. Lahuse pH saab arvutada, lähtudes elemendi emj. ja indikaatorelektroodi potentsiaali avaldisest. Arvutused Mõõtmine kinhüdroonelektroodiga: kinhüdroon hõbe-hõbekloriidelement elektromotoorjõud E = 0,223 V; katsetemperatuur t = 25°C; küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril hõbe-hõbekloriid = 0,199 1,01 ·10-3 (t -25) = 0,199 V; kinhüdroonelektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril kn0 = 0,699 - 0,00074 (t - 25) = 0,699 V; arvutatud pH = = 4,69 Tegelik pH = 4,8 Suhteline viga: = 2,3% Jäerldus: Arvutatud tulemus on 4,8. Kuna suhteline viga on väike, katset võiks lugeda õnnestunuks.
Kinhüdroonelektroodil toiumub reaktsioon C6H4O2 + 2H+ + 2e- = C6H4(OH)2, millele vastavalt potentsiaal Kuna aC6H4O2 = aC6H4(OH)2, avaldub kinhüdroonelektroodi potentsiaal Seega Katsetulemused · Kinhüdroon- hõbe-hõbekloriidelement elektromotoorjõud on E= 0,229 V · Katsetemperatuur: t= 25 C Arvutused: · Küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril: hõbe hõbekloriid= 0,199-1,01*10-3 (t-25) = 0,199 V · Kinhüdroonelektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril: kn= 0,699- 0,00074 (t-25) = 0,699 V · Arvutatud pH: Graafik: Katsevea arvutus: · Õppejõu antud lahuse tegelik pH oli 4,6 % Järeldused ja hinnang Leida tuli lahuse potentsiomeetriline pH. Mõõdetud elektromotoorjõu järgi sain arvutada pH, milleks tuli 4,593. Praktikumijuhendaja käest saadud tegelik pH oli 4,6 ja katseveaks tuli 0,1524%, mis on väike. Seega võib öelda, et katse õnnestus.
Kinhüdroonelektroodil toiumub reaktsioon C6H4O2 + 2H+ + 2e- = C6H4(OH)2, millele vastavalt potentsiaal Kuna aC6H4O2 = aC6H4(OH)2, avaldub kinhüdroonelektroodi potentsiaal Seega Katsetulemused · Kinhüdroon- hõbe-hõbekloriidelement elektromotoorjõud on E= 0,210 V · Katsetemperatuur: t= 17 C Arvutused: · Küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril: hõbe hõbekloriid= 0,199-1,01*10-3 (t-17) = 0,199 V · Kinhüdroonelektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril: kn= 0,699- 0,00074 (t-25) = 0,699 V · Arvutatud pH: Graafik: Katsevea arvutus: · Õppejõu antud lahuse tegelik pH oli 4,8 % Järeldused ja hinnang Leida tuli lahuse potentsiomeetriline pH. Mõõdetud elektromotoorjõu järgi sain arvutada pH, milleks tuli 4,9. Praktikumijuhendaja käest saadud tegelik pH oli 4,8 ja katseveaks tuli 2,04%, mis on üsna hea tulemus
Kinhüdroonelektroodil toiumub reaktsioon C6H4O2 + 2H+ + 2e- = C6H4(OH)2, millele vastavalt potentsiaal Kuna aC6H4O2 = aC6H4(OH)2, avaldub kinhüdroonelektroodi potentsiaal Seega Katsetulemused · Kinhüdroon- hõbe-hõbekloriidelement elektromotoorjõud on E= 0,237 V · Katsetemperatuur: t= 25 C Arvutused: · Küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril: hõbe hõbekloriid= 0,199-1,01*10-3 (t-25) = 0,199 V · Kinhüdroonelektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril: kn= 0,699- 0,00074 (t-25) = 0,699 V · Arvutatud pH: Graafik: Katsevea arvutus: · Õppejõu antud lahuse tegelik pH oli 4,0 % Järeldused ja hinnang Leida tuli lahuse potentsiomeetriline pH. Mõõdetud elektromotoorjõu järgi sain arvutada pH, milleks tuli 4,46. Praktikumijuhendaja käest saadud tegelik pH oli 4,0 ja katseveaks tuli 10,3%, mis on võrdlemisi suur
elektroodinõu hõbehõbekloriidelektroodiga ning mõõdetakse elemendi elektromotoorjõud. Lahuse pH saab arvutada, lähtudes elemendi emj. ja indikaatorelektroodi potentsiaali avaldisest. Valemid E - kinhüdroon–hõbe-hõbekloriidelemendi elektromotoorjõud t – katsetemperatuur φhõbe-hõbekloriid = 0,199 – 1,01 ·10-3 (t -25) φhõbe-hõbekloriid - küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril φkn0 = 0,699 - 0,00074 (t - 25) φkn0 - kinhüdroonelektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril Katsetulemused E=0,009 V t=25 φhõbe-hõbekloriid = 0,199 – 1,01 ·10-3 (25 -25) = 0,199V φkn0 = 0,699 - 0,00074 (25 - 25)= 0,699V Arvutused pH arvutamine: −¿=C 6 H 4 ( OH )2 +¿+2 e ¿ C 6 H 4 O 2+ 2 H ¿ 2 H¿ aC H ( OH ) 6 4 2 aC H O a¿ 6 4 2 0,059 φkh =φ 0kh + log ¿ 2 aC =a C H
a Oks Oks RT 0 zF a ReRedd koefitsient), siis on tema potentsiaal arvutatav Nernsti valemi järgi: = + ln , kus 0 - elektroodi normaalpotentsiaal, T - temperatuur, F - Faraday arv, a - aktiivsus. Temperatuuril 298 K RT 8,314x 298x 2,303 F 2,303 = 96487 = 0,059 V Arvutused: Seega sel temperatuuril a Oks Oks 0,059 a Re d = + z lg Re d 0 teor=0,34+ V teor= V Ag/AgCl/KCl=0,199 mõõdet(Cd)=Ag/AgKCl/KCl E mõõdet(Zn)=0,199-0,641= -0,442 V
Molekulaardisperssed süsteemid on süs, mille peenestusaste on > 10 9 m-1, kuubi serva pikkus on < 10-9 m. Süsteemi osakesed ei ole eraldatavad filtreerimisel, ei sedimenteeru, dialüüsuvad ja difundeeruvad hästi, pole nähtavad ei ultra- ega tavalise mikroskoobiga. 3. Sedimentatsioonanalüüsi põhimõte on määrata ära sadenemiskiiruse abil settivate osakeste suurust. FK 18/19 1. Elektroodi normaalpotentsiaal võrdub elektroodi potentsiaaliga, kui reaktsioonist osavõtvate ainete aktiivsused on võrdsed ühega. 2. Difusioonipotentsiaaliks nim kahe eri lahuse piirpinnal esinevat potentsiaali hüpet, mille põhjustab eri ioonide isesugune liikuvus. 3. EMJ on mõõtmisel saadud maksimaalne elektroodide vaheline pinge. Galvaanielemendi emj E võrdub üldjuhul, kui difusioonipotentsiaali ei arvestata, elektroodide potentsiaalide vahega. E=pos- neg. 4
(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
nr. 1 Cd/CdSO4//KCl//KCl/AgCl/Ag 0,646 -0,44801 0,00469 0,1m 2 Ag/AgCl//KCl//KCl/CuCl2/Cu 0,068 0,26599 -0,03141 0,05m C. Elektroodide potentsiaalide arvutus Jrk.nr. Elektrood Molaalsus m± Aktiivsustegur Aktiivsu Normaalpotentsiaal teor m ± s 0 a± 1 Cd/Cd+2 0,1 0,1 0,206 0,0206 -0,403 -0,4527 2 Cu/Cu+2 0,05 0,079 0,577 0,0456 0,337 0,2974
g -0,730 V 0,730+0,813=0,0830 2. Ag|AgCl||KCl||KCl|CuCl2|Cu 0,079 (-)mõõdet = 0,2252 0,3042-0,3048=- +0,079 = 0,3042 V 0,0006 C. Elektroodide potentsiaalide arvutus Jrk.nr. Elektrood Molaalsus Aktiivsustegur Aktiivsus Normaalpotentsiaal teor m ± a± 0 +2 Zn/Zn 0,2 0,104 0,0208 -0,763 -0,813 Cu2+/Cu 0,159 0,508 0,337 0,3048 0,0808 Järeldus: Mõõdetud ja teoreetilise vahe on Zn puhul suurem kui Cu puhul, seda ilmselt seetõttu
Ainet või iooni, mille koostises olevad aatomid seovad elektrone, nimetatakse oksüdeerijaks. Aine ise seejuures redutseerub, tema koostises olevate aatomite (ioonide) oksüdatsiooniaste kahaneb. Redoksreaktsiooni toimumiseks loob võimaluse redutseerija ja oksüdeerija nii otsene kui kaudne kontakt. Ainete oksüdeerimis-ja redutseerimisvõime kvantitatiivseks iseloomustamiseks kasutatakse elektrokeemilisi redokspotentsiaale E (ka elektroodi potentsiaal või normaalpotentsiaal) - elektronide üleminekule (o.a potentsiaal)vastab elektriline potentsiaal, mis näitab elektronide liitmise võimet. Redokspotentsiaalid Metalli asetamisel vette lähevad metalli pinnakihis olevad ioonid lahusesse vee polaarsete molekulide külgetõmbe tõttu. Näiteks metallilisest tsingist lähevad lahusesse Zn2+ ioonid: Zn Zn2+ + 2e. Selle tagajärjel omandab metalli pinnakiht negatiivse laengu elektronide liia tõttu. Lahus
annaabi.ee 
