Mini elektrolitiese sel: 5 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Ek het aan hierdie projek gewerk vir my kursus in instrumentele chemie. My doel was om die spanning wat deur 'n katode in soutwater opgespoor word, te meet. Ek het 'n standaard byvoeging van ongeveer 6,6 M soutwater uitgevoer, met inspuitings van 1 ml met 'n medisinale spuit.

Voorrade

• Gegradueerde silinder, volumetriese pipet, mikropipetter, ens. Om volume te meet. Ek het 'n medisynespuit met 'n merk van 0.2 ml gebruik.
• Mikroverwerker, dit wil sê Arduino -toestel
• verskeidenheid van man-tot-man en vrou-tot-mannetjie drade
• twee krokodilleknipsels
• broodbord
• 10 kohm weerstand of soortgelyk vir spanningsverdeler
• Vaartuig vir elektrolise. Ek het 'n ou speserypot gebruik en dit werk redelik goed
• Twee skuifspelde om die katode en anode elektrodes te maak. Ek sny ook 'n strooitjie in dele om my elektrodes stewiger vas te hou en te verhoed dat hulle aan mekaar of aan die glas raak.
• Tafelsout (NaCl)
• Kraanwater

Stap 1: Berei u soutoplossing voor

Ek gebruik eetlepels om hoeveelhede sout te meet en 'n maatbeker met 50 ml merke om water te meet wanneer ek my soutoplossing maak. Ek het gejodeerde sout van die merk Clover Valley gebruik. Ek het 3 eetlepels sout gemeet, die sout by 'n maatbeker gevoeg en die maatbeker gevul tot 250 ml met kraanwater. 1 Amerikaanse eetlepel is ongeveer 14.7868 ml, dus 3 eetlepels is ongeveer 44.3604 ml. Die digtheid van natriumchloried is 2,16 g/cm^3. Ek het die volume en digtheid vermenigvuldig om die massa van NaCl, wat 95,82 g was, te bepaal. Die molêre massa van NaCl is 58,44 g/mol, dus die mol NaCl was 1,64 mol. 1,64 mol gedeel deur die totale volume van 250 ml of 0,250 L het gelei tot 'n 6,56 M NaCl oplossing. Dit is hoe ek die konsentrasie van u soutmonster sou vind as u nie spoggerige toerusting tot u beskikking het nie.

Stap 2: Stel die elektrochemiese sel op

• Soos ek vroeër gesê het, het ek 'n speserypot met groot gate aan die bokant gebruik om soutwater met 'n medisinale spuit te spuit. Enige tipe vaartuig behoort te werk, maar dit is die beste om u elektrodes en oplossing op te hang en dit te plaas waar dit nie aan mekaar of aan die mure van die houer raak nie.
• Ek het twee skuifspelde oopgevou en reggemaak om my katode en anode te maak. Ek het dit ook met skuurpapier gepoleer om seker te maak dat daar geen laag is wat as 'n isolator kan dien nie. Ek het klein buisies gemaak deur 'n strooi in agtste te sny. Ek het die strooibuise in die speserye se gate waar die katode en anode geplaas is, gebruik om te verseker dat dit op hul plek bly as ek die krokodilleklemme vasmaak. Hopelik sal die prentjie die visualisering hiervan help.
• Die beste is dat die katode en anode op 'n soortgelyke dieptevlak in die oplossing is.
• Voeg water by die speserypot waar die elektrode gedeeltelik in water gedompel is, ten minste 'n cm in die water, sou ek sê. U wil ruimte in die houer laat wanneer u soutoplossing daarin spuit.

Stap 3: Stel u stroombaan op

• Ek het 'n Adafruit Metro -mikroverwerker gebruik, maar die meeste mikroverwerkers op die mark is soortgelyk aan die verskillende penopsies.

• Ek stel die stroombaan soos volg op:

  • Koppel 'n draad aan 5 V. Heg die een kant van 'n krokodilleklem aan die ander kant vas. Bevestig die ander kant van die krokodilleklem aan een van u elektrodes. Dit sal u anode wees.
  • Koppel 'n draad aan A0 en koppel die ander kant aan u bord. Voeg nog 'n draad in lyn met die draad wat op A0 en u bord gekoppel is.
  • Koppel 'n 10 kOhm -weerstand aan hierdie draad op u bord. Aan die ander kant van die weerstand, gebruik 'n draad om die stelsel met die aarde te verbind.
  • Koppel 'n ander draad aan die grond op u mikroverwerker en langs die ander draad wat op die broodbord gekoppel is.
  • Sien foto's vir opstelling

Stap 4: Stel/verifieer en laai kode op

Ek het die volgende kode gebruik wat in die Arduino -toepassing gestoor is onder Voorbeelde Basics ReadAnalogVoltage. Ek hoop dit het gewerk. Die data was nie soos ek verwag het nie, aangesien die spanning verminder het namate meer soutwater bygevoeg is. Ek het nog meer gedink oor die doel van die kode en besluit om 'n gekorrigeerde spanning te doen deur die uitset af te trek van die oorspronklike 5 V wat by die stelsel gevoeg is. Ek maak toe 'n kalibrasiekurwe met behulp van die konsentrasie (bereken- ek sal in die volgende stap praat) en die gekorrigeerde spanning, wat die spanning nou toeneem met toevoeging van sout. As iemand raad het oor waar ek verkeerd gegaan het, laat weet my asseblief.

Interessant genoeg, as ek die katode of die anode uit die oplossing verwyder, lees die seriële monitor 'n uitset van 5,00 V.

Stap 5: Ontleed die data

• Die konsentrasie sout wat vir elke inspuiting bygevoeg word, word bepaal deur die molariteit van u soutoplossing te vermenigvuldig met die inspuitingsvolume (dws 1 ml = 0,001 L), en dan te deel met die totale volume (laat ons dus begin met 250 ml = 0,250 L, die totale volume vir die eerste inspuiting is 0,251 L). U sal dan die konsentrasie bereken deur te deel (0.001L*die molariteit)/(totale volume of 0.251 L)
• Bereken die konsentrasie van die monsteroplossing na elke byvoeging van soutoplossing.
• Ek het die spanning reggestel deur die uitsetspanning van die aanvanklike 5.00 V. af te trek. meer effektief.
• Nota: vir my grafieke is die lineêre reeks verskriklik. Ek beveel sterk aan dat u 'n NaCl -oplossing met 'n baie kleiner konsentrasie maak of kleiner inspuitvolumes gebruik. Ek het die opsporing vroeg in die eksperiment maksimaliseer.
• Ander ioniese soute kan in water opgelos word en met dieselfde prosedure gebruik word. Ek sou proewe met epsom sout gedoen het as ek dit gehad het.

Verwysings:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Hierdie bladsye het my gehelp om te verstaan hoe ek kan verwag dat die spanning sal verander wanneer elektrisiteit by die soutoplossing by toenemende konsentrasies gevoeg word.