الخلايا الإلكتروليتية

المفاهيمتحضير المدرّسبروتوكول الطالب
0 مشاهدات02:52 د
Print Procedure Steps
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المصدر: سماء كريم من جامعة جونز هوبكنز ، دكتوراه في الطب ، الولايات المتحدة الأمريكية

  1. الخلايا الإلكتروليتية< فئة الزر ="توسيع">توسيع

    في هذه التجربة ، ستقوم بتجميع خلية كهربائية لإجراء الطلاء الكهربائي. تحتوي الخلية الإلكتروليتية على أنود وكاثود متصلين بمصدر طاقة ، مما يؤدي إلى تفاعل الأكسدة والاختزال غير التلقائي في الخلية. عندما تتأكسد مادة الأنود ، تنتقل الأيونات إلى الكاثود ، حيث يتم تقليلها وطلاءها.

    في حالة هذه التجربة ، تحتوي الخلية الإلكتروليتية على أنود نحاسي ومفتاح نحاسي للكاثود. تؤدي أكسدة الأنود إلى إنشاء أيونات النحاس (2+) ، والتي يتم تقليلها بعد ذلك على المفتاح النحاسي ، لتشكيل طلاء رقيق من النحاس الصلب.

    • ارتد القفازات ونظارات السلامة ومئزر المختبر ، والتي يجب ارتداؤها في جميع الأوقات.
    • احصل على مقاوم واحد بقوة 10 أوم ، وقطب كهربائي واحد للصفائح النحاسية ، وسلك نحاسي واحد ، وقطعة واحدة من ورق الصنفرة.
    • استخدم ورق الصنفرة لتلميع المفتاح النحاسي والصفيحة النحاسية. اشطف المفتاح والقطب النحاسي بالماء. سيكون المفتاح النحاسي هو الكاثود ، وستكون الصفيحة النحاسية هي الأنود.
    • خذ دورق سعة 50 مل وزجاج ساعة إلى غطاء المدرب واحصل على ما يقرب من 20 مل من الأسيتون. ضع زجاج الساعة فوق الدورق لمنع التبخر وإعادته إلى مقعدك.
    • قم بتسمية الدورق الآخر سعة 50 مل بأنه "نفايات عضوية".
    • استخدم ماصة يمكن التخلص منها لشطف القطب النحاسي والمفتاح بالأسيتون. اجمع الفائض في دورق النفايات. ضع المفتاح والقطب النحاسي على منشفة ورقية حتى يجف.
    • قم بقياس الكتل الأولية للمفتاح والقطب النحاسي وسجل قيمهما في دفتر ملاحظات المختبر.

      الجدول 1: شامات النحاس المنقولة

      كتلة المفتاح (g) تغيير في الكتلة (g) الشامات مطلية بالنحاس < td style="محاذاة النص: المركز;">كتلة قطب النحاس (g) تغيير في الكتلة (g) فقد الشامات Cu 0 دقيقة 5 دقائق < td style="محاذاة النص: المركز;">1شارع 30 دقيقة 2و 30 دقيقة انقر هنا لتنزيل الجدول 1
    • قم بإعداد الخلية الإلكتروليتية. استخدم سلكا كهربائيا واحدا مع مشابك التمساح لتوصيل الطرف السالب على البطارية بالمسبار الحالي. لف المقاوم 10 أوم حول الطرف الآخر من المسبار الحالي.
    • استخدم سلكا آخر لتوصيل الطرف الموجب على البطارية بالقطب النحاسي.
    • لف السلك النحاسي حول المفتاح النحاسي واستخدم سلكا كهربائيا لتوصيل المقاوم الموجود على المسبار الحالي بالسلك النحاسي الموجود على المفتاح النحاسي.
    • <فئة div = "خطوة المختبر">احصل على حوالي 200 مل من كبريتات النحاس المركزة في دورق سعة 250 مل. لا يلزم أن يكون المبلغ دقيقا. أعد الدورق إلى مقعدك وضعه على طبق التقليب. ضع بعناية قضيب تقليب مغناطيسي في الدورق وقم بتشغيل إعداد التقليب على درجة عالية.
    • قم بتوصيل نظام الحصول على البيانات بالمسبار الحالي والسماح لنظام الحصول على البيانات باستشعار المسبار. يجب أن يعيد قراءة بالأمبير. قم بتغيير المعدل إلى مرثي مسح ضوئي في الدقيقة والمدة إلى 5 دقائق.
    • ضع المفتاح النحاسي في الدورق . قم بتعليقه على جانب الدورق بحيث يكون المفتاح مغمورا بالكامل تقريبا ولكنه لا يلمس شريط التحريك المغناطيسي. ملاحظه: لا ينبغي أن يكون السلك النحاسي في المحلول.
    • ضع القطب النحاسي في الدورق ، وثنيه بحيث يتدلى على حافة الدرق. تأكد من أنه لا يلمس قضيب التحريك أو المفتاح النحاسي.
    • ابدأ الفحص واتركه يجمع البيانات لمدة 5 دقائق. سيكون هذا بمثابة اختبار للتأكد من حدوث الطلاء على المفتاح النحاسي.
    • بعد انتهاء الفحص ، قم بإزالة المفتاح والقطب النحاسي. يجب أن يكون الطلاء النحاسي على المفتاح النحاسي واضحا. إذا لم تكن مرئية ، فتحقق من الدائرة للتأكد من توصيل البطارية في الاتجاه الصحيح.
    • بمجرد الانتهاء من الطلاء الناجح لمدة 5 دقائق ، افصل المفتاح والقطب النحاسي عن الأسلاك. قم بإزالة السلك النحاسي من المفتاح واشطف المفتاح والقطب النحاسي بالماء ثم الأسيتون. ضعها على منشفة ورقية حتى تجف.
    • قم بقياس كتل المفتاح والقطب النحاسي وتسجيلها في دفتر المختبر الخاص بك.
    • أعد توصيل المفتاح والقطب النحاسي وأعدهما إلى المحلول كما كان من قبل. أعد تشغيل نظام الحصول على البيانات، مع التأكد من ضبط المعدل على عمليتي مسح ضوئي في الدقيقة. مع ضبط المدة على 30 دقيقة ، اسمح لعملية الطلاء الكهربائي بالتشغيل.
    • بعد اكتمال الفحص ، قم بإزالة القطب الكهربائي والمفتاح من المحلول ، وافصلهما عن الأسلاك ، واشطفهما بالماء ثم الأسيتون. اتركها تجف على منشفة ورقية ، ثم قم بوزنها وسجل كتلها في دفتر ملاحظاتك.
    • أعد تجميع الإعداد وكرر الطلاء الكهربائي لتجربة ثانية مدتها 30 دقيقة. عند اكتمال الفحص ، قم بإزالة المفتاح والقطب النحاسي ، واشطفهما كما كان من قبل ، وسجل كتلتهما.
    • احفظ البيانات المسجلة كملف نصي على محرك أقراص فلاش.
    • للتنظيف ، قم بإيقاف تشغيل إعداد التقليب وإزالة شريط التحريك من المحلول باستخدام الملقط. تخلص من الأسيتون في حاوية النفايات العضوية التي يوفرها مدربك. يمكن إعادة استخدام محلول كبريتات النحاس للمختبرات المستقبلية ، لذا اسكب كبريتات النحاس المركزة مرة أخرى في الكربوي.
    • اشطف كل الأواني الزجاجية بالماء وأعيدها إلى المدرب.
  2. Results
    • أولا، احسب إجمالي الشحنة Q التي تدفقت عبر النظام أثناء التجارب المختلفة. كولوم واحد هو كمية الكهرباء المتدفقة عبر سلك يحمل 1 أمبير من التيار في 1 ثانية ، وبالتالي Q = I x t.
    • راجع بيانات المسبار الحالية لأول تجربة طلاء كهربائي مدتها 5 دقائق. ملاحظه: إذا انخفض التيار إلى 0 أو قريب من 0 في نهاية التجربة ، فإن الإلكترونات توقفت عن التدفق من القطب النحاسي إلى المفتاح. استخدم فقط القيم المسجلة قبل حدوث انخفاض في التيار. إذا انخفض التيار إلى 0 في وقت مبكر من عملية الطلاء ، كرر التجربة.
    • يختلف التيار بمرور الوقت ، لذا احسب متوسط التيار ، I.

      الجدول 2: شامات الإلكترونات المنقولة

      محاكمة الوقت (الأوقات) المتوسط الحالي (A) إجمالي الرسوم (C) الشامات (ه؟) 5 دقائق < td style="محاذاة النص: المركز;">1شارع 30 دقيقة 2و 30 دقيقة المجموع انقر هنا لتنزيل الجدول 2
    • استخدم متوسط التيار على مدار الوقت الإجمالي لتحديد إجمالي الشحنة المنقولة أثناء الطلاء الكهربائي ، Q. تم نقل حوالي 20 كولوم خلال التجربة التي استمرت 5 دقائق ، وتم نقل ما بين 110 و 120 كولوم خلال كل تجربة مدتها 30 دقيقة. كانت الشحنة الإجمالية المنقولة خلال عملية الطلاء الكهربائي التي استمرت 65 دقيقة بأكملها حوالي 250 كولوم.
    • استخدم الشحنة الإجمالية المنقولة لحساب مولات الإلكترونات المطلية خلال كل تجربة. مولات الإلكترونات المطلية تساوي الشحنة الكلية المنقولة مقسومة على ثابت فاراداي. يمثل ثابت فاراداي مقدار الشحنة الكهربائية لكل مول من الإلكترونات ويتم تحديده بضرب شحنة الإلكترون في ثابت أفوجادرو.
    • تحديد مولات الإلكترونات التي تم نقلها للتجارب التي تستغرق 5 دقائق و 30 دقيقة.
    • احسب مولات النحاس التي تم طلاؤها على المفتاح بعد كل تجربة. وبالمثل ، حدد مولات النحاس المفقودة من قطب الصفائح النحاسية.
    • قارن بين شامات النحاس المفقودة من القطب بالكمية التي تم طلاؤها بالمفتاح النحاسي. يجب أن تكون الأرقام قريبة.
    • تحقق لمعرفة ما إذا كانت هذه القيم تتطابق مع ما هو متوقع بناء على عدد مولات الإلكترونات التي تم نقلها. يتطلب تقليل مول واحد من أيونات النحاس (2+) 2 مول من الإلكترونات لإنتاج مول واحد من النحاس الصلب.