Galvanik Hücreler
At the end of this lab, students should know...
Elektrokimya nedir?
Elektrokimya, kimyasal reaksiyon ile elektrik enerjisi arasındaki ilişkiyi inceleyen bir kimya dalıdır.
Bir elektrokimyasal hücrenin temel bileşenleri nelerdir?
Bir elektrokimyasal hücre, elektrolit çözelti(ler)i, bir tuz köprüsü ve elektriksel olarak bağlanmış iki iletken elektrot (anot ve katot) içeren bir reaksiyon odasından (veya odalarından) oluşur.
-
Cam hunisi10
-
10 mL dereceli silindir5
-
50 mL dereceli silindir5
-
100 mL cam beher15
-
600 mL cam beher5
-
100 mL hacimsel şişe5
-
20 mL hacimsel şişe5
-
2 mL pipet kontrolörü5
-
1 mL hacimli pipet5
-
6 oyuklu reaksiyon plakası5
-
Cam termometre5
-
Timsah klipleri10
-
Cam karıştırma çubuğu5
-
Multimetre ve leads"5
-
Forceps5
-
2" dizesi KNO3'e batırılmış15
-
1 x 9 inç filtre kağıdı şeritleri10
-
1 x 2 inç zımpara kağıdı şeritleri10
-
1 x 9 cm bakır şeritler10
-
2 x 6 cm kurşun şeritler10
-
2 x 6 cm çinko şeritler10
-
2 x 6 cm gümüş şeritler10
-
Pb(NO3)2 (grup başına minimum 0,35 g)5 g
-
CuSO4·5H2O (grup başına minimum 1.2 g)10 g
-
C2H2O4·2H2O10 g
-
KNO34 g
-
ZnSO4·7H2O5 g
-
AgNO310 mL
-
250 mL cam dereceli silindir1
-
500 mL cam dereceli silindir1
-
250-mL Erlenmeyer şişesi3
-
500 mL Erlenmeyer şişesi1
-
250 mL kapaklı cam şişe1
-
Toz hunisi1
-
125 mL kapaklı kahverengi cam şişe4
-
500 mL kapaklı polietilen şişe1
-
Manyetik karıştırma çubuğu4
-
Karıştırma plakası1
-
Üstten yüklemeli bakiye1
-
Tartı tekneleri-1 Laboratuvar boyutuna bağlı
-
Spatula-1 Laboratuvar boyutuna bağlı
Kaynak: Smaa Koraym, Johns Hopkins Üniversitesi, MD, ABD
- Çözümlerin Hazırlanması
Burada, çiftler halinde çalışan 10 öğrenci için laboratuvar hazırlığını gösteriyoruz, biraz fazlalık ile. Lütfen miktarları gerektiği gibi ayarlayın.
-
Bu laboratuvar deneyine hazırlanmak için laboratuvar önlüğü, kimyasal sıçrama gözlüğü ve eldiven dahil olmak üzere uygun kişisel koruyucu ekipmanı giyin
-
0.1 M oksalik asit dihidrat hazırlayın. Her grubun 50 mL'ye ihtiyacı olacaktır. 500 mL çözelti için 6.304 g oksalik asit tartın ve bir Erlenmeyer şişesine aktarın. not: Oksalik asit aşındırıcıdır, bu nedenle kullanırken dikkatli olun.
-
500 mL deiyonize su ölçün ve şişeye dökün. Bir karıştırma çubuğu ekleyin ve şişeyi bir karıştırma plakasına koyun. Karıştırma ayarını açın ve çözeltinin homojen olana kadar karışmasına izin verin.
-
Kapaklı bir polietilen şişe alın ve etiketleyin. Solüsyonu şişeye aktarmak için bir toz hunisi kullanın, kapağını kapatın ve laboratuvara kadar eğitmenin başlığında saklayın.
-
Tuz köprüsünün iplerini ıslatmak için kullanılacak 0,1 M'lik bir potasyum nitrat çözeltisi hazırlayın. 250 mL çözelti yapmak için 2.53 g potasyum nitrat tartın ve bir şişeye aktarın.
-
Şişeye 250 mL deiyonize su ekleyin ve çözeltiyi homojen görünene kadar karıştırın.
-
Solüsyonu etiketli bir cam şişeye aktarın ve laboratuvar dersine kadar eğitmenin başlığında saklayın.
-
Deneyde bilinmeyen bir çözelti olarak kullanılacak olan 0.05 M çinko sülfat çözeltisi hazırlayın. Her grubun 8 mL çözeltiye ihtiyacı olacaktır, bu nedenle sınıfınız için ne kadar kazanmanız gerektiğini hesaplayın.
-
250 mL çözelti yapmak için 3,6 g çinko sülfatı tartın ve bir Erlenmeyer şişesine aktarın.
-
Şişeye 250 mL deiyonize su ekleyin ve çözeltiyi karıştırmak için karıştırma plakasına koyun.
-
Çözelti homojen göründüğünde, iki kahverengi cam şişeye bölün.
-
Şişelerden birini 'bilinmeyen numara 1', diğerini ise 'bilinmeyen numara 3' olarak etiketleyin. Şişeleri laboratuvara kadar eğitmenin başlığında saklayın.
-
Deneyde bilinmeyen bir çözelti olarak da kullanılacak olan 0.22 M gümüş nitrat hazırlayın. Her grubun 8 mL'ye ihtiyacı olacaktır. 250 mL çözelti hazırlamak için 9.34 g gümüş nitrat tartın ve şişeye aktarın.
-
250 mL deiyonize su ekleyin ve çözeltiyi homojen olana kadar karıştırın.
-
Ardından, çözeltiyi iki kahverengi cam şişeye aktarın. Onları 'bilinmeyen numara 2' ve 'bilinmeyen numara 4' olarak etiketleyin. Şişeleri hazırlanan diğer solüsyonlarla birlikte eğitmen davlumbazında saklayın.
-
- Diğer Reaktiflerin Hazırlanması
-
Her grubun yaklaşık 1,25 g bakır sülfata ihtiyacı olacaktır. Şişeyi temiz bir spatula ile birlikte analitik terazinin yanına yerleştirin ve tekneleri tartın.
-
Her grubun yaklaşık 0,35 g kurşun nitrata ihtiyacı olacaktır. Şişeyi bir terazinin yanına yerleştirin.
-
Ayrıca 1 x 9 cm'lik bakır levhaya da ihtiyacınız olacak. Her grubun iki parçaya sahip olmasına yetecek kadar sayın ve bir kaba koyun.
-
Her grubun ayrıca bir parça kurşuna ihtiyacı olacaktır. 2 x 6 cm'lik kurşun parçaları alın ve bunları etiketli bir behere koyun.
-
Her grup için bir tane olmak üzere 2 x 6 cm önceden kesilmiş çinko levha parçaları elde edin. Şeritleri, biri bilinmeyen numara 1 ve diğeri bilinmeyen numara 3 olarak etiketlenmiş iki behere bölün.
-
Her grubun ayrıca 2 x 6 boyutunda bir gümüş levhaya ihtiyacı olacaktır. Şeritleri, biri 'bilinmeyen numara 2', diğeri 'bilinmeyen numara 4' olarak etiketlenmiş iki behere bölün.
-
Zımpara kağıdını her grupta iki parça olacak şekilde 1 x 2 parçalar halinde kesin.
-
Filtre kağıdını her grup için bir tane olacak şekilde 1 x 9 parçaya kesin.
-
2. dizenin parçalarını uzun kes. Her grubun üç parça ipe ihtiyacı olacaktır, bu nedenle sınıf mevcudu için gerektiği kadar kesin.
-
Laboratuvar dersi başlamadan bir saat önce, ip parçalarını potasyum nitrat şişesine koyun ve ıslanmalarına izin verin.
-
20 L'lik bir kabın ağır metal atıklara ayrıldığından ve davlumbazdaki tüm öğrenciler tarafından erişilebilir olduğundan emin olun.
-
Her laboratuvar istasyonunda kalan ekipmanı ve cam malzemeleri belirleyin (öğrencilerin çiftler halinde çalışmasını öneririz):
Kırmızı ve siyah uçlu 1 Multimetre 2 Timsah klipsi 1 Cam termometre 1 adet 6 oyuklu reaksiyon plakası 1 Çift forseps 1 adet 20 mL hacimsel şişe 1 100 mL hacimsel şişe 1 1 mL hacimsel pipet 1 adet 2 mL kapasiteli pipetleyici 3 adet 100 mL'lik beher 1 adet 10 mL dereceli silindir 1 adet 50 mL dereceli silindir 1 600 mL beher 2 Cam huni
-
View the full transcript and gain access to JoVE Lab Manual videos
Q1: How do you prepare a 0.1 M oxalic acid solution for a galvanic cells lab?
Weigh 6.304 g of oxalic acid dihydrate and transfer it to an Erlenmeyer flask. Add 500 mL of deionized water, then stir until homogeneous. Use a powder funnel to transfer the solution to a labeled polyethylene bottle and store it in the instructor's hood. Handle oxalic acid with caution as it is corrosive.
Q2: What materials are needed to prepare a salt bridge for a galvanic cell experiment?
Cut string into 2-inch pieces, with three pieces needed per group. Soak the strings in a 0.1 M potassium nitrate solution for one hour before the lab begins. This prepares the salt bridge, which maintains electrical neutrality between the two half-cells in the galvanic cell.
Q3: How should metal electrodes be prepared before use in a galvanic cells experiment?
Cut copper sheet into 2 x 9 cm pieces, zinc sheet into 2 x 6 cm pieces, and silver sheet into 2 x 6 cm pieces. Store each metal type in labeled beakers corresponding to unknown numbers. Clean metal surfaces with emery paper cut into 1 x 2 inch pieces to remove oxidation before assembly.
Q4: What is the correct procedure for preparing unknown solutions in a galvanic cells lab?
Prepare 0.05 M zinc sulfate by weighing 3.6 g and dissolving in 250 mL deionized water. Prepare 0.22 M silver nitrate by weighing 9.34 g and dissolving in 250 mL deionized water. Divide each solution into two brown glass bottles labeled with corresponding unknown numbers and store in the instructor's hood.
Q5: What equipment should be set up at each lab station for a galvanic cells experiment?
Each station requires a multimeter with leads, alligator clips, glass thermometer, 6-well reaction plate, forceps, volumetric flasks, graduated cylinders, beakers, glass funnels, and a 20-mL volumetric flask. These tools enable students to measure solutions, monitor voltage, and assemble electrochemical cells for data collection.
Q6: How do you prepare the potassium nitrate solution for the salt bridge?
Weigh 2.53 g of potassium nitrate and transfer to a flask. Add 250 mL of deionized water and stir until homogeneous. Transfer the 0.1 M solution to a labeled glass bottle and store in the instructor's hood. Use this solution to soak salt bridge strings one hour before the lab.
Q7: What safety and waste management procedures are required for a galvanic cells lab?
Wear appropriate personal protective equipment including a lab coat, chemical splash goggles, and gloves. Handle oxalic acid with caution as it is corrosive. Dedicate a 20-L container for heavy metal waste and ensure it is accessible in the hood for safe disposal of all metal-containing solutions and materials.