Elektrolitik Hücreler

KavramlarEğitmen HazırlığıÖğrenci Protokolü
0 görüntüleme02:52 dk
Print Procedure Steps
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kaynak: Smaa Koraym, Johns Hopkins Üniversitesi, MD, ABD

  1. Electrolytic Cells

    Bu deneyde, elektrokaplama yapmak için bir elektrolitik hücre monte edeceksiniz. Bir elektrolitik hücre, hücredeki spontan olmayan redoks reaksiyonunu yönlendiren bir güç kaynağı ile bağlanmış bir anot ve katot içerir. Anot malzemesi oksitlendiğinde, iyonlar katoda gider ve burada indirgenir ve kaplanır.

    Bu deney durumunda, elektrolitik hücre bir bakır anot ve katot için bir pirinç anahtar içerir. Anotun oksidasyonu, bakır (2+) iyonları oluşturur ve bunlar daha sonra pirinç anahtar üzerinde indirgenerek ince bir katı bakır kaplama oluşturur.

    • Her zaman giyilmesi gereken eldivenler, koruyucu gözlükler ve laboratuvar önlüğü takın.
    • Bir adet 10 ohm direnç, bir bakır levha elektrot, bir bakır tel ve bir parça zımpara kağıdı edinin.
    • Pirinç anahtarı ve bakır levhayı parlatmak için zımpara kağıdını kullanın. Anahtarı ve bakır elektrodu suyla durulayın. Pirinç anahtar katot olacak ve bakır levha anot olacaktır.
    • Eğitmenin kaputuna bir adet 50 mL'lik beher ve bir saat camı alın ve yaklaşık 20 mL aseton elde edin. Buharlaşmayı önlemek için saat camını beherin üzerine yerleştirin ve tezgahınıza geri getirin.
    • Diğer 50 mL'lik kabı 'organik atık' olarak etiketleyin.
    • Bakır elektrodu ve anahtarı asetonla durulamak için tek kullanımlık bir pipet kullanın. Atık kabındaki fazlalığı toplayın. Anahtarı ve bakır elektrodu kuruması için bir kağıt havlu üzerine koyun.
    • Anahtarın ve bakır elektrotun ilk kütlelerini ölçün ve değerlerini laboratuvar not defterinize kaydedin.

      Tablo 1: Aktarılan Cu molleri

      Anahtarın kütlesi (g) Kütledeki değişim (g) Köstebek Cu kaplama Cu elektrot kütlesi (g) Kütledeki değişim (g) Köstebek Cu kaybetti
      0 dk
      5 dk
      1st 30 dk
      2nd 30 dk
      Tablo 1'i indirmek için buraya tıklayın
    • Elektrolitik hücreyi ayarlayın. Aküdeki negatif terminali akım probuna bağlamak için timsah klipsli bir elektrik kablosu kullanın. 10 ohm'luk direnci akım probunun diğer ucunun etrafına sarın.
    • Pilin pozitif terminalini bakır elektroda bağlamak için başka bir kablo kullanın.
    • Bakır teli pirinç anahtarın etrafına sarın ve akım probu üzerindeki direnci pirinç anahtar üzerindeki bakır tele bağlamak için bir elektrik kablosu kullanın.
    • 250 mL'lik bir beherde yaklaşık 200 mL konsantre bakır sülfat elde edin. Miktarın kesin olması gerekmez. Beheri tezgahınıza geri getirin ve karıştırma plakasına koyun. Dikkatlice, behere manyetik bir karıştırma çubuğu yerleştirin ve karıştırma ayarını yükseğe getirin.
    • Veri toplama sistemini mevcut proba bağlayın ve veri toplama sisteminin probu algılamasına izin verin. Amper cinsinden bir okuma döndürmelidir. Hızı dakikada iki taramaya ve süreyi 5 dakikaya değiştirin.
    • Pirinç anahtarı behere yerleştirin. Anahtarın neredeyse tamamen suya batırılması, ancak manyetik karıştırma çubuğuna dokunmaması için beherin yanından asın. not: Bakır tel çözelti içinde olmamalıdır.
    • Bakır elektrodu behere yerleştirin ve beherin kenarından sarkacak şekilde bükün. Karıştırma çubuğuna veya pirinç anahtara dokunmadığından emin olun.
    • Taramayı başlatın ve 5 dakika boyunca veri toplamasına izin verin. Bu, pirinç anahtar üzerinde kaplamanın gerçekleştiğinden emin olmak için bir test çalıştırması görevi görecektir.
    • Tarama bittikten sonra anahtarı ve bakır elektrodu çıkarın. Pirinç anahtarın üzerindeki bakır kaplama belirgin olmalıdır. Görünmüyorsa, pilin doğru yönde bağlandığından emin olmak için devrenizi kontrol edin.
    • 5 dakikalık başarılı bir kaplamayı tamamladıktan sonra, anahtarı ve bakır elektrodu kablolardan ayırın. Bakır teli anahtardan çıkarın ve anahtarı ve bakır elektrodu su ve ardından asetonla durulayın. Kuruması için bir kağıt havlu üzerine koyun.
    • Anahtarın ve bakır elektrotun kütlelerini ölçün ve bunları laboratuvar defterinize kaydedin.
    • Anahtarı ve bakır elektrodu yeniden bağlayın ve daha önce olduğu gibi çözeltiye geri yerleştirin. Veri toplama sisteminde çalıştırmayı yeniden başlatın ve hızın dakikada iki taramaya ayarlandığından emin olun. Süre 30 dakika olarak ayarlandığında, elektrokaplama işleminin çalışmasına izin verin.
    • Tarama tamamlandıktan sonra, elektrodu ve anahtarı çözeltiden çıkarın, kablolardan ayırın ve su ve ardından asetonla durulayın. Bir kağıt havlu üzerinde kurumaya bırakın, ardından tartın ve kütlelerini not defterinize kaydedin.
    • Kurulumu yeniden birleştirin ve ikinci bir 30 dakikalık deneme için galvanik kaplamayı tekrarlayın. Tarama tamamlandığında, anahtarı ve bakır elektrodu çıkarın, daha önce olduğu gibi durulayın ve kütlelerini kaydedin.
    • Kaydedilen verileri bir flash sürücüye metin dosyası olarak kaydedin.
    • Temizlemek için karıştırma ayarını kapatın ve forseps kullanarak karıştırma çubuğunu çözeltiden çıkarın. Asetonu eğitmeniniz tarafından sağlanan organik atık kabına atın. Bakır sülfat çözeltisi gelecekteki laboratuvarlar için yeniden kullanılabilir, bu nedenle konsantre bakır sülfatı damacanaya geri dökün.
    • Tüm cam eşyalarınızı suyla durulayın ve eğitmene geri verin.
  2. Results
    • İlk olarak, farklı denemeler sırasında sistemden akan toplam Q yükünü hesaplayın. Bir coulomb, 1 saniyede 1 amper akım taşıyan bir telden geçen elektrik miktarıdır, dolayısıyla Q = I x t.
    • İlk 5 dakikalık elektrokaplama denemesi için mevcut prob verilerini gözden geçirin. not: Denemenin sonunda akım 0'a düşerse veya 0'a yaklaşırsa, elektronlar bakır elektrottan anahtara akışı dururdu. Yalnızca akım düşüşü meydana gelmeden önce kaydedilen değerleri kullanın. Kaplama işleminin başlarında akım 0'a düşerse, denemeyi tekrarlayın.
    • Akım zamanla değişir, bu nedenle ortalama akımı hesaplayın, I.

      Tablo 2: Aktarılan elektron molleri

      DenemeZaman (lar) Mevcutortalama (A) Toplam yük (C) Benler (e?)
      5 dk
      1st 30 dk
      2nd 30 dk
      Toplam
      Tablo 2'yi indirmek için buraya tıklayın
    • Elektrokaplama sırasında aktarılan toplam yükü belirlemek için toplam süre boyunca ortalama akımı kullanın, Q. 5 dakikalık deneme sırasında yaklaşık 20 coulomb transfer edildi ve her 30 dakikalık deneme sırasında 110 ila 120 coulomb transfer edildi. 65 dakikalık elektrokaplama işleminin tamamı boyunca aktarılan toplam yük yaklaşık 250 coulomb idi.
    • Her deneme sırasında kaplanan elektronların mollerini hesaplamak için aktarılan toplam yükü kullanın. Kaplanan elektronların molleri, aktarılan toplam yükün Faraday sabitine bölünmesine eşittir. Faraday sabiti, elektronların molü başına düşen elektrik yükünün büyüklüğünü temsil eder ve bir elektronun yükünün Avogadro sabiti ile çarpılmasıyla belirlenir.
    • 5 dakikalık ve 30 dakikalık denemeler için aktarılan elektronların mollerini belirleyin.
    • Her denemeden sonra anahtarın üzerine kaplanan bakır mollerini hesaplayın. Benzer şekilde, bakır levha elektrotundan kaybolan bakır mollerini belirleyin.
    • Elektrottan kaybolan bakır mollerini, pirinç anahtara kaplanan miktarla karşılaştırın. Rakamlar yakın olmalı.
    • Bu değerlerin, aktarılan elektronların mol sayısına bağlı olarak beklenenle eşleşip eşleşmediğini kontrol edin. 1 mol bakır(2+) iyonunun indirgenmesi, 2 mol katı bakır üretmek için 1 mol elektron gerektirir.

Browse More Videos

Elektrolitik H cre