Sel Elektrolitik Mini: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Saya telah mengusahakan projek ini untuk kursus Kimia Instrumental saya. Tujuan saya adalah untuk mengukur voltan yang dikesan oleh katod dalam air masin. Saya melakukan penambahan standard air garam sekitar 6,6 M, dengan suntikan 1 mL menggunakan picagari ubat.

Bekalan

• Silinder bergraduat, pipet volumetrik, mikropipetter, dll untuk mengukur isipadu. Saya menggunakan picagari ubat dengan tanda 0.2 mL.
• Pemproses mikro iaitu peranti Arduino
• pelbagai wayar lelaki-ke-lelaki dan perempuan-ke-lelaki
• dua klip buaya
• papan roti
• Perintang 10 kohm atau serupa untuk pembahagi voltan
• Kapal untuk elektrolisis. Saya menggunakan balang rempah lama dan ia berfungsi dengan baik
• Dua klip kertas untuk membuat elektrod katod dan anod. Saya juga memotong jerami menjadi beberapa bahagian untuk menahan elektrod saya dengan lebih selamat di tempatnya, dan menghalangnya daripada saling menyentuh atau kaca.
• Garam meja (NaCl)
• Air paip

Langkah 1: Sediakan Larutan Garam Anda

Saya menggunakan sudu untuk mengukur jumlah garam dan cawan pengukur dengan tanda 50 mL untuk mengukur air semasa membuat larutan garam saya. Saya menggunakan garam beryodium dari jenama Clover Valley. Saya mengukur 3 sudu garam, menambahkan garam ke dalam cawan pengukur dan mengisi cawan pengukur hingga 250 mL dengan air paip. 1 sudu besar A. S. lebih kurang 14.7868 mL, jadi 3 sudu besar lebih kurang 44.3604 mL. Ketumpatan natrium klorida ialah 2.16 g / cm ^ 3. Saya mengalikan jumlah dan ketumpatan untuk menentukan jisim NaCl, iaitu 95.82 g. Jisim molar NaCl adalah 58.44 g / mol, jadi mol NaCl adalah 1.64 mol. 1.64 mol dibahagi dengan jumlah keseluruhan 250 mL atau 0.250 L menghasilkan larutan NaCl 6.56 M. Ini adalah bagaimana saya akan mencari kepekatan sampel garam anda jika anda tidak mempunyai peralatan mewah yang boleh anda gunakan.

Langkah 2: Sediakan Sel Elektrokimia

• Seperti yang saya katakan sebelumnya, saya menggunakan balang rempah dengan lubang yang cukup lebar di bahagian atas untuk saya menyuntik air garam dengan picagari ubat. Sebarang jenis kapal mesti berfungsi, tetapi yang terbaik adalah dapat menggantung elektrod dan larutan anda dan dapat meletakkannya di tempat yang tidak bersentuhan satu sama lain atau dinding bekas.
• Saya membuka dan meluruskan dua klip kertas untuk membuat katod dan anod saya. Saya juga menggilapnya dengan kertas pasir untuk memastikan tidak ada lapisan yang akan bertindak sebagai penebat. Saya membuat tabung kecil dengan memotong jerami pada lapan. Saya menggunakan tiub jerami di lubang balang rempah-rempah di mana katod dan anod diletakkan untuk memastikannya tetap di tempat ketika saya memasang klip buaya. Semoga gambar dapat membantu visualisasi perkara ini.
• Sebaiknya katod dan anod berada pada tahap kedalaman yang sama dalam penyelesaiannya.
• Tambahkan air ke balang rempah ke mana elektrod terendam sebahagiannya di dalam air, sekurang-kurangnya satu cm di dalam air yang akan saya katakan. Anda mahu meninggalkan beberapa ruang di dalam kapal apabila anda menyuntikkan larutan garam ke dalamnya.

Langkah 3: Sediakan Litar Anda

• Saya menggunakan mikropemproses Adafruit Metro, tetapi kebanyakan mikropemproses di pasaran serupa dengan pilihan pin yang berbeza.

• Saya menyediakan litar seperti berikut:

  • Sambungkan wayar ke 5 V. Pasangkan satu sisi klip buaya ke hujung yang lain. Pasang sisi lain klip buaya ke salah satu elektrod anda. Ini akan menjadi anod anda.
  • Sambungkan wayar ke A0 dan sambungkan hujung yang lain ke papan anda. Tambahkan wayar lain sesuai dengan wayar yang disambungkan ke A0 dan papan anda.
  • Sambungkan perintang 10 kOhm ke wayar ini di papan anda. Di hujung perintang yang lain, gunakan wayar untuk menyambungkan sistem ke tanah.
  • Sambungkan wayar lain ke arde pada mikropemproses anda dan di sebelah wayar anda yang lain disambungkan ke tanah di papan roti anda.
  • Lihat foto untuk persediaan

Langkah 4: Susun / sahkan dan Muat Naik Kod

Saya menggunakan kod berikut yang disimpan pada aplikasi Arduino di bawah Contoh Dasar BacaAnalogVoltage. Saya harap ini berjaya. Data tidak seperti yang saya harapkan, kerana voltan menurun kerana lebih banyak air garam ditambahkan. Saya memikirkan tujuan kod lagi dan memutuskan untuk membuat voltan yang diperbetulkan dengan mengurangkan output dari 5 V yang asli yang ditambahkan ke sistem. Saya kemudian membuat lengkung penentukuran menggunakan kepekatan (dikira - saya akan membincangkannya pada langkah seterusnya) dan voltan yang diperbetulkan, yang sekarang menunjukkan voltan meningkat dengan penambahan garam. Sekiranya ada orang yang memberi nasihat mengenai kemungkinan saya salah, beritahu saya.

Menariknya, setiap kali saya mengeluarkan katod atau anod dari penyelesaian monitor bersiri membaca output 5.00 V.

Langkah 5: Menganalisis Data

• Kepekatan garam yang ditambahkan untuk setiap suntikan dijumpai dengan mengalikan molariti larutan garam anda dengan isipadu suntikan (iaitu 1 mL = 0.001 L), dan kemudian dibahagi dengan jumlah keseluruhan (jadi katakan anda mulakan dengan 250 mL = 0.250 L, jumlah keseluruhan suntikan pertama ialah 0.251 L). Anda kemudian akan mengira kepekatan dengan membahagi (0.001L * molariti) / (jumlah isipadu atau 0.251 L)
• Hitung kepekatan larutan sampel selepas setiap penambahan larutan garam.
• Saya membetulkan voltan dengan mengurangkan voltan keluaran dari 5.00 V. awal. Ini memberi saya keluk penentukuran positif kepekatan vs voltan yang saya harapkan, kerana penambahan elektrolit dalam larutan harus mengurangkan rintangan larutan dan membiarkan arus mengalir dengan lebih berkesan.
• Catatan: untuk grafik saya, julat linier amat mengerikan. Saya sangat mengesyorkan membuat penyelesaian NaCl dengan kepekatan yang jauh lebih kecil atau menggunakan jumlah suntikan yang lebih kecil. Saya berjaya mengesan awal dalam percubaan.
• Garam ionik lain dapat dilarutkan dalam air dan digunakan dengan prosedur yang sama. Saya akan melakukan percubaan dengan garam epsom sekiranya ada.

Rujukan:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Halaman-halaman ini membantu saya memahami bagaimana mengharapkan voltan berubah apabila elektrik ditambahkan ke larutan garam pada kepekatan yang meningkat.