Мини електролизна клетка: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Работя по този проект за курса си по инструментална химия. Целта ми беше да измервам напрежението, открито от катод в солена вода. Извърших стандартно добавяне на приблизително 6,6 М солена вода, с инжекции от 1 мл с помощта на лекарствена спринцовка.

Консумативи

• Градуиран цилиндър, обемна пипета, микропипетър и др. За измерване на обема. Използвах медицинска спринцовка с 0,2 мл маркировки.
• Микропроцесор, т.е. Arduino устройство
• асортимент от проводници от мъжки към женски и от женски към мъжки
• два клипа от алигатор
• макет
• 10 kohm резистор или подобен за делител на напрежение
• Съд за електролиза. Използвах стар буркан с подправки и това работи доста добре
• Две кламери за изработка на катодни и анодни електроди. Също така нарязах сламка на части, само за да задържа електродите си по -сигурно на място и да предотвратя докосването им един до друг или до стъклото.
• Трапезна сол (NaCl)
• Вода от чешмата

Стъпка 1: Пригответе своя разтвор на сол

Използвах супени лъжици за измерване на количествата сол и мерителна чаша с 50 мл маркировки за измерване на водата при приготвянето на моя разтвор на сол. Използвах йодирана сол от марката Clover Valley. Отмерих 3 супени лъжици сол, добавих солта към мерителна чаша и напълних мерителната чаша до 250 mL с чешмяна вода. 1 американска супена лъжица е приблизително 14,7868 мл, така че 3 супени лъжици е приблизително 44 3 604 мл. Плътността на натриев хлорид е 2,16 g/cm^3. Умножих обема и плътността, за да определя масата на NaCl, която беше 95,82 g. Моларната маса на NaCl е 58,44 g/mol, така че моловете на NaCl са 1,64 mol. 1.64 мола, разделени на общия обем от 250 mL или 0.250 L, доведоха до 6.56 М разтвор на NaCl. Ето как бих направил намирането на концентрацията на вашата проба от сол, ако нямате на разположение никакво модно оборудване.

Стъпка 2: Настройте електрохимичната клетка

• Както казах по -рано, използвах буркан с подправки с достатъчно широки дупки в горната част, за да инжектирам солена вода с лекарствена спринцовка. Всеки тип съд трябва да работи, но най -добре е да можете да спрете електродите и разтвора си и да можете да ги позиционирате така, че да не се допират един до друг или до стените на контейнера.
• Разгънах и изправих две кламери, за да направя моя катод и анод. Полирах ги и с шкурка, за да се уверя, че няма покритие, което да действа като изолатор. Направих малки тръби, като нарязах сламка на осми. Използвах сламените тръби в дупките за подправки, където катодът и анодът бяха поставени, за да се уверя, че остават на място, когато прикрепя алигаторните щипки. Надяваме се, че картината ще помогне за визуализацията на това.
• Най -добре е катодът и анодът да са на подобно ниво на дълбочина в разтвора.
• Добавете вода в буркана с подправки там, където електродите са частично потопени във вода, поне един сантиметър във водата бих казал. Искате да оставите малко място в съда, когато инжектирате солен разтвор в него.

Стъпка 3: Настройте вашата схема

• Използвах микропроцесор Adafruit Metro, но повечето микропроцесори на пазара са сходни, що се отнася до различните опции за щифтове.

• Настроих веригата, както следва:

  • Свържете проводник към 5 V. Прикрепете едната страна на алигаторната скоба към другия край. Прикрепете другата страна на алигаторната скоба към един от вашите електроди. Това ще бъде вашият анод.
  • Свържете проводник към A0 и свържете другия край към дъската. Добавете друг проводник в съответствие с проводника, свързан към A0 и вашата дъска.
  • Свържете 10 kOhm резистор към този проводник на дъската. На другия край на резистора използвайте проводник, за да свържете системата към земята.
  • Свържете друг проводник към масата на вашия микропроцесор и до другия проводник, свързан към земята на вашата платка.
  • Вижте снимки за настройка

Стъпка 4: Компилирайте/проверете и качете код

Използвах следния код, който е записан в приложението Arduino под Примери Основи ReadAnalogVoltage. Надявам се това да проработи. Данните не бяха такива, каквито очаквах, тъй като напрежението намаляваше с добавянето на още солена вода. Помислих още малко за целта на кода и реших да направя коригирано напрежение, като извадя изхода от първоначалните 5 V, добавени към системата. След това направих калибрираща крива, използвайки концентрацията (изчислена- за това ще говоря в следващата стъпка) и коригираното напрежение, което сега показва, че напрежението се увеличава с добавянето на сол. Ако някой има съвет къде може да съм сгрешил, моля да ме уведоми.

Интересното е, че когато премахнах катода или анода от разтвора, серийният монитор прочете изход от 5,00 V.

Стъпка 5: Анализ на данните

• Концентрацията на сол, добавена за всяка инжекция, се установява чрез умножаване на моларността на вашия разтвор на сол с инжекционния обем (т.е. 1 mL = 0.001 L), и след това разделяне на общия обем (така че да речем, че започвате с 250 mL = 0.250 L, общият обем за първата инжекция е 0,251 L). След това бихте изчислили концентрацията, като разделите (0.001L*моларността)/(общ обем или 0.251 L)
• Изчислете концентрацията на разтвора на пробата след всяко добавяне на разтвор на сол.
• Коригирах напрежението, като извадих изходното напрежение от първоначалните 5.00 V. Това ми даде положителната калибрираща крива на концентрацията спрямо напрежението, която очаквах, тъй като добавянето на електролит в разтвора трябва да намали съпротивлението на разтвора и да позволи ток да тече по -ефективно.
• Забележка: за моите графики линейният диапазон е ужасен. Силно бих препоръчал да се направи разтвор на NaCl с много по -малка концентрация или да се използват по -малки обеми за инжектиране. Постигнах максимално откриване в началото на експеримента.
• Други йонни соли могат да бъдат разтворени във вода и използвани по същата процедура. Бих направил опити с epsom сол, ако имах такива.

Препратки:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Тези страници ми помогнаха да разбера как да очаквам промяната на напрежението при добавяне на електричество към разтвор на сол при увеличаване на концентрациите.