Come aumentare la tensione in una cella elettrochimica

Come aumentare la tensione in una cella elettrochimica


Il potenziale di una cella elettrochimica è spesso valutata in termini di potenziale standard, la tensione rispetto ad un elettrodo ad idrogeno in condizioni standard (tutte le concentrazioni sono 1 molare, tutti i solidi e liquidi sono puri, la pressione è 1 bar, ecc). Cambiando queste condizioni cambiare la tensione della cella. Modifica della temperatura, per esempio, può cambiare la tensione, ma questo non è molto pratico per molte applicazioni. Cambiare concentrazioni è forse un modo migliore. Il seguente esperimento dimostrerà a voi come funziona.

istruzione

1 Indossate i guanti e occhiali occhiali / di sicurezza. Tenerli su per il resto dell'esperimento.

2 Sciogliere 6.3 g di solfato di rame in 50 ml di acqua in un becher, poi sciogliere 6,5 g di solfato di zinco in 50 ml di acqua nell'altra.

3 Aggiungere 100 ml di KNO3 al terzo bicchiere e portarlo quasi a ebollizione su un piatto caldo. Spegnere la piastra calda.

4 Aggiungere 2 grammi di polvere di agar alla soluzione KNO3 e mescolare per sciogliere.

5 Rapidamente ma accuratamente riempire la rovesciata tubo ad U con soluzione di agar / KNO3, lasciando circa un ottavo di un pollice nello spazio aereo ad entrambe le estremità.

6 Roba un tampone di cotone nelle due estremità del tubo ad U; assicurarsi che un po 'di cotone sporgente dalle estremità. Versare un po 'della soluzione di agar / KNO3 su questo eccesso di cotone.

7 Lasciare che il tubo a U per raffreddare fino a quando il suo contenuto sono solidificato.

8 Invertire il tubo ad U in modo che una estremità si trova in ciascuna delle due bicchieri - becher solfato di zinco e il becher solfato di rame - che preparato in precedenza.

9 Pulire la superficie del nastro di zinco e la striscia di rame con carta vetrata. Non c'è bisogno di strofinare fino a che non portano verso il basso; solo un rapido sfregamento sarà sufficiente.

10 Immergere la striscia di zinco nella soluzione di solfato di zinco e la striscia di rame nella soluzione di solfato di rame.

11 Collegare i due conduttori del voltmetro per le due strisce. Assicurarsi che si sta leggendo una tensione positiva. Se andate a leggere una tensione negativa, è necessario invertire i conduttori. Se non si sta leggendo qualsiasi tensione, controllare tutti i passaggi eseguiti finora per essere sicuri di loro ha fatto in modo corretto.

12 Scollegare temporaneamente i cavi e aggiungere un altro paio di grammi di solfato di rame per il bicchiere di rame. Mescolare per sciogliere.

13 Ricollegare il voltmetro. La tensione avrebbe dovuto aumentare.

Consigli e avvertenze

  • La tensione di una cella elettrochimica è dato dalla equazione di Nernst, E = Es - (RT / nF) ln Q. Qui, E è il potenziale delle cellule, Es è il potenziale delle cellule in condizioni standard, R e F sono costanti, T è temperatura, n è il numero di moli di elettroni trasferiti dalla reazione, e Q è il quoziente di reazione. Per una cella / zinco rame, Q = concentrazione di ioni zinco / concentrazione di ioni rame. Si noti che se si aumenta la concentrazione di ioni di zinco tenendo costante il rame, si riduce la cella di potenziale; se si aumenta la concentrazione di ioni di rame tenendo costante di zinco, d'altra parte, si aumenterà il potenziale delle cellule.