Il potenziale di una cella elettrochimica è spesso valutato in termini il potenziale standard, la tensione rispetto a un elettrodo a idrogeno in condizioni standard (tutte le concentrazioni sono 1 molare, tutti i solidi e liquidi sono puri, la pressione è 1 bar, ecc). Cambiare queste condizioni cambierà la tensione della cella. Cambiare la temperatura, ad esempio, può cambiare la tensione, ma questo non è molto pratico per la maggior parte delle applicazioni. Cambiando le concentrazioni è forse un modo migliore. Il seguente esperimento dimostrerà a voi come funziona.
Istruzioni
• Indossare guanti e occhiali/occhiali di protezione. Tenerli per il resto dell'esperimento.
• Sciogliere 6,3 g di solfato di rame in 50 mL di acqua in un becher, quindi sciogliere 6,5 grammi di solfato di zinco in 50 mL di acqua in altra.
• Aggiungere 100 mL di KNO3 terzo Becher e portarlo quasi ad ebollizione su un piatto caldo. Spegnere la piastra calda.
• Aggiungere alla soluzione di KNO3 2 grammi di agar in polvere e mescolare per sciogliere.
• Rapidamente ma con attenzione è possibile riempire il tubo ad U rovesciata con agar/KNO3 soluzione, lasciando circa un ottavo di un pollice nello spazio aereo ad entrambe le estremità.
• Roba un cotone collegare le due estremità del tubo ad U; Assicurarsi che un piccolo cotone sporge dalle estremità. Versate un po' della soluzione agar/KNO3 sopra questo cotone in eccesso.
• Consentire il tubo ad U raffreddare fino a quando il suo contenuto è solidificati.
• Invertire il tubo ad U in modo che un'estremità si trova in ciascuno dei due bicchieri - il becher di solfato di zinco e solfato di rame Becher - che preparato in precedenza.
• Pulire la superficie della vostra striscia di zinco e la striscia di rame con carta vetrata. Non c'è nessun bisogno di strofinare fino a quando sono consumate; solo un rapido strofinare sarà sufficiente.
• Immergere la striscia di zinco nella soluzione di solfato di zinco e la striscia di rame nella soluzione di solfato di rame.
• Collegare i due conduttori del voltmetro a due strisce. Assicurarsi che si sta leggendo una tensione positiva. Se leggete una tensione negativa, è necessario invertire i cavi. Se non stai leggendo qualsiasi tensione, ricontrolla tutti i passaggi che hai fatto finora per assicurarsi che li hai fatto correttamente.
• Temporaneamente scollegare i cavi e aggiungere un altro pochi grammi di solfato di rame al rame Becher. Mescolare per sciogliere.
• Ricollegare il voltmetro. La tensione dovrebbe avere aumentata.
Consigli & Avvertenze
- La tensione di una cella elettrochimica è dato dall'equazione del Nernst, E = Es - (RT/nF) ln Q. Qui, E è il potenziale di cella, Es è la cellula potenziale in condizioni standard, R e F sono costanti, T è la temperatura, n è il numero di moli di elettroni trasferiti dalla reazione, e Q è il quoziente di reazione. Per una cella di zinco/rame, Q = concentrazione di ioni di zinco / concentrazione degli ioni di rame. Si noti che se si aumenta la concentrazione di ioni di zinco mentre holding rame costante, si diminuirà la cella potenziale; Se si aumenta la concentrazione degli ioni di rame tenendo costante di zinco, d'altra parte, si aumenterà il potenziale delle cellule.