Mini elektrolitska celica: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Na tem projektu sem delal za moj tečaj instrumentalne kemije. Moj cilj je bil izmeriti napetost, ki jo zazna katoda v slani vodi. Izvedel sem standardni dodatek približno 6,6 M slane vode z 1 ml injekcije z medicinsko brizgo.

Zaloge

• Merilni volumen, volumetrična pipeta, mikropipetr itd. Uporabil sem medicinsko brizgo z oznakami 0,2 ml.
• Mikroprocesor, to je naprava Arduino
• izbor žic za moške in ženske za moške
• dve zaponki iz aligatorja
• deska
• 10 kohm upor ali podobno za delilnik napetosti
• Posoda za elektrolizo. Uporabil sem star kozarec začimb in to je delovalo zelo dobro
• Dve sponki za papir za izdelavo katodne in anodne elektrode. Tudi slamico sem razrezal na odseke samo zato, da bi svoje elektrode varneje držal na mestu in preprečil njihov dotik drug drugega ali stekla.
• Namizna sol (NaCl)
• Voda iz pipe

1. korak: Pripravite solno raztopino

Za pripravo soli sem uporabil žlice za merjenje količine soli in merilno skodelico s 50 ml oznakami za merjenje vode. Uporabil sem jodirano sol znamke Clover Valley. Odmeril sem 3 žlice soli, sol dodal v merilno skodelico in merilno skodelico napolnil z vodo iz pipe do 250 ml. 1 ameriška žlica je približno 14,7868 ml, zato je 3 žlice približno 44 3 604 ml. Gostota natrijevega klorida je 2,16 g/cm^3. Pomnožil sem prostornino in gostoto, da sem določil maso NaCl, ki je bila 95,82 g. Molska masa NaCl je 58,44 g/mol, zato so bili moli NaCl 1,64 mol. 1,64 molov, deljenih s skupno prostornino 250 ml ali 0,250 L, je dalo 6,56 M raztopino NaCl. Tako bi ugotovil koncentracijo vašega vzorca soli, če nimate na razpolago nobene modne opreme.

2. korak: Nastavite elektrokemijsko celico

• Kot sem že rekel, sem s kozarcem začimb z dovolj širokimi luknjami na vrhu vbrizgal slano vodo z medicinsko brizgo. Vsaka vrsta posode bi morala delovati, vendar je najbolje, da elektrode in raztopino suspendirate ter jih postavite tako, da se ne dotikajo drug drugega ali sten posode.
• Odvila sem in poravnala dve zaponki za papir, da sem naredila katodo in anodo. Pobrusil sem jih tudi z brusnim papirjem, da se prepričam, da ni premaza, ki bi deloval kot izolator. Majhne cevi sem naredil tako, da sem slamico razrezal na osmine. Uporabil sem slamnate cevi v luknjah za začimbe, kamor smo namestili katodo in anodo, da sem ostal na svojem mestu, ko sem pritrdil aligatorske sponke. Upajmo, da bo slika pomagala pri vizualizaciji tega.
• Najbolje je, da sta katoda in anoda na enaki globini v raztopini.
• V kozarec z začimbami dodajte vodo, kjer so elektrode delno potopljene v vodo, vsaj cm v vodi bi rekel. Ko v posodo vbrizgate raztopino soli, želite pustiti nekaj prostora.

3. korak: Nastavite vezje

• Uporabil sem mikroprocesor Adafruit Metro, vendar je večina mikroprocesorjev na trgu podobnih glede na različne možnosti zatičev.

• Vezje sem nastavil na naslednji način:

  • Priključite žico na 5 V. Na drugo stran pritrdite eno stran aligatorske sponke. Drugo stran aligatorske sponke pritrdite na eno od elektrod. To bo vaša anoda.
  • Priključite žico na A0, drugi konec pa na ploščo. Dodajte drugo žico v skladu z žico, priključeno na A0 in vašo ploščo.
  • Na to žico na plošči priključite upor 10 kOhm. Na drugem koncu upora uporabite sistem za povezavo žice z ozemljitvijo.
  • Priključite drugo žico na ozemljitev vašega mikroprocesorja in poleg druge žice, povezane z maso na vaši plošči.
  • Za nastavitev si oglejte fotografije

4. korak: Zberite/preverite in naložite kodo

Uporabil sem naslednjo kodo, ki je shranjena v aplikaciji Arduino pod Primeri osnov ReadAnalogVoltage. Upam, da je to uspelo. Podatki niso bili takšni, kot sem pričakoval, saj se je z dodajanjem več slane vode napetost zmanjšala. Še malo sem razmišljal o namenu kode in se odločil, da naredim popravljeno napetost tako, da odštejem izhod od prvotnih 5 V, dodanih sistemu. Nato sem naredil umeritveno krivuljo z uporabo koncentracije (izračunano- o tem bom govoril v naslednjem koraku) in popravljene napetosti, ki zdaj kaže, da se napetost povečuje z dodajanjem soli. Če ima kdo kakšen nasvet, kje bi se lahko zmotil, naj mi sporoči.

Zanimivo je, da je serijski monitor, kadar sem iz rešitve odstranil katodo ali anodo, odčitaval izhod 5,00 V.

5. korak: Analiza podatkov

• Koncentracija soli, dodana za vsako injekcijo, se ugotovi tako, da se molarnost raztopine soli pomnoži z volumnom injekcije (tj. 1 ml = 0,001 L), nato pa se deli s celotno prostornino (torej recimo, da začnete z 250 ml = 0,250 L, skupna prostornina prve injekcije je 0,251 L). Nato bi izračunali koncentracijo tako, da delite (0,001 L*molarnost)/(skupna prostornina ali 0,251 L)
• Izračunajte koncentracijo raztopine vzorca po vsakem dodajanju raztopine soli.
• Napetost sem popravil z odštevanjem izhodne napetosti od začetnih 5,00 V. To mi je dalo pozitivno umeritveno krivuljo koncentracije v primerjavi z napetostjo, ki sem jo pričakoval, saj bi moral dodatek elektrolita v raztopini zmanjšati upor raztopine in omogočiti tok učinkoviteje.
• Opomba: za moje grafe je linearni razpon grozljiv. Zelo priporočam izdelavo raztopine NaCl z veliko manjšo koncentracijo ali uporabo manjših količin vbrizgavanja. Odkril sem čim prej v poskusu.
• Druge ionske soli lahko raztopimo v vodi in uporabimo po istem postopku. Če bi jih imel, bi naredil preskuse z epsom soljo.

Reference:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Te strani so mi pomagale razumeti, kako lahko pričakujem, da se bo napetost spremenila, ko bomo v raztopino soli dodali elektriko pri naraščajočih koncentracijah.