תא אלקטרוליטי מיני: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

עבדתי על פרויקט זה בקורס הכימיה המכשיר שלי. המטרה שלי הייתה למדוד מתח שמתגלה על ידי קתודה במי מלח. ביצעתי תוספת סטנדרטית של כ -6.6 מ 'מי מלח, עם זריקות של 1 מ ל באמצעות מזרק רפואי.

אספקה

• צילינדר בוגר, פיפטה נפח, מיקרו -פיפטר וכו 'למדידת נפח. השתמשתי במזרק תרופה עם סימון 0.2 מ"ל.
• מעבד כלומר מכשיר ארדואינו
• מבחר חוטים בין זכר לזכר ונקבה לזכר
• שני קליפים של תנין
• קרש לחם
• נגד 10 קוהם או דומה למפריד מתח
• כלי לאלקטרוליזה. השתמשתי בצנצנת תבלינים ישנה וזה עבד די טוב
• שני מהדקים לייצור אלקטרודות הקתודה והאנודה. אני גם חותך קש לחלקים רק כדי להחזיק את האלקטרודות שלי במקומם בצורה בטוחה יותר, ולמנוע מהם לגעת זה בזה או בכוס.
• מלח שולחן (NaCl)
• מי ברז

שלב 1: הכינו את פתרון המלח שלכם

השתמשתי בכפות למדידת כמויות מלח וכוס מדידה עם סימון של 50 מ"ל למדידת מים בעת הכנת תמיסת המלח שלי. השתמשתי במלח מיוד של המותג תלתן עמק. מדדתי 3 כפות מלח, הוספתי את המלח לכוס מדידה ומילאתי את כוס המדידה עד 250 מ"ל במי ברז. כף אמריקאית אחת היא כ -14.7868 מ"ל, כך ש -3 כפות הן כ -44.3604 מ"ל. צפיפות הנתרן כלוריד היא 2.16 גרם/ס"מ^3. הכפלתי את הנפח והצפיפות כדי לקבוע את המסה של NaCl, שהיתה 95.82 גרם. המסה הטוחנת של NaCl היא 58.44 גרם/מול, ולכן השומות של NaCl היו 1.64 מול. 1.64 שומות חלקי הנפח הכולל של 250 מ"ל או 0.250 ליטר הביאו לתמיסת NaCl של 6.56 מ '. כך הייתי מוצא את ריכוז דגימת המלח שלך אם אין ברשותך ציוד מפואר.

שלב 2: הגדר את התא האלקטרוכימי

• כפי שאמרתי קודם, השתמשתי בצנצנת תבלינים עם חורים מספיק רחבים למעלה כדי להזריק מי מלח עם מזרק מרפא. כל סוג כלי אמור לפעול, אך עדיף להיות מסוגל להשעות את האלקטרודות ואת הפתרון שלך ולהיות מסוגל למקם אותן במקום שהן אינן נוגעות זו בזו או בקירות המיכל.
• פרשתי ויישרתי שני מהדקים כדי ליצור את הקתודה והאנודה שלי. ליטפתי אותם גם בנייר זכוכית כדי לוודא שאין ציפוי שישמש מבודד. הכנתי צינורות קטנים על ידי חיתוך קש בשמיניות. השתמשתי בצינורות הקש בחורים של צנצנת התבלינים שבהם הוצבו הקתודה והאנודה כדי להבטיח שהם יישארו במקומם כאשר הצמדתי את קליפי התנין. אני מקווה שהתמונה תעזור להדמיה של זה.
• עדיף שהקתודה והאנודה יהיו ברמת עומק דומה בתמיסה.
• הוסיפו מים לצנצנת התבלינים למקום שבו האלקטרודות שקועות חלקית במים, לפחות סנטימטר במים הייתי אומר. אתה רוצה להשאיר קצת מקום בכלי לזריקת תמיסת מלח לתוכו.

שלב 3: הגדר את המעגל שלך

• השתמשתי במעבד Adafruit Metro, אך רוב המעבדים בשוק דומים באשר לאפשרויות הסיכה השונות.

• הקמתי את המעגל באופן הבא:

  • חבר חוט ל- 5 V. צרף צד אחד של קליפ התנין לקצה השני. חבר את הצד השני של קליפ התנין לאחת האלקטרודות שלך. זו תהיה האנודה שלך.
  • חבר חוט ל- A0 וחבר את הקצה השני ללוח שלך. הוסף חוט נוסף בהתאם לחוט המחובר ל- A0 ולוח שלך.
  • חבר נגד 10 קאוהם לחוט זה בלוח שלך. בקצה השני של הנגד, השתמש בחוט לחיבור המערכת לקרקע.
  • חבר חוט נוסף לאדמה על המיקרו -מעבד שלך ולצד החוט השני המחובר לקרקע על לוח הלחם שלך.
  • עיין בתמונות להגדרה

שלב 4: הידור/אימות והעלאת קוד

השתמשתי בקוד הבא שנשמר ביישום Arduino תחת דוגמאות Basics ReadAnalogVoltage. אני מקווה שזה עבד. הנתונים לא היו כפי שציפיתי, מכיוון שהמתח ירד ככל שהתווספו עוד מי מלח. חשבתי על מטרת הקוד עוד והחלטתי לעשות מתח מתוקן על ידי הפחתת הפלט מה -5 V המקורי שנוספה למערכת. לאחר מכן עשיתי עקומת כיול באמצעות הריכוז (מחושב- עליו אדבר בשלב הבא) והמתח המתוקן, המציג כעת את המתח כגדל בתוספת מלח. אם למישהו יש עצות היכן טעיתי אנא יידע אותי.

מעניין שכל פעם שהסרתי את הקתודה או האנודה מהפתרון, הצג הטורי קרא פלט של 5.00 וולט.

שלב 5: ניתוח הנתונים

• ריכוז המלח המתווסף לכל זריקה נמצא על ידי הכפלת המולריות של תמיסת המלח שלך בנפח ההזרקה (כלומר 1 מ"ל = 0.001 ליטר), ולאחר מכן חלוקה בנפח הכולל (אז נניח שתתחיל עם 250 מ"ל = 0.250 L, הנפח הכולל של הזריקה הראשונה הוא 0.251 L). לאחר מכן היית מחשב את הריכוז על ידי חלוקה (0.001L*המולריות)/(נפח כולל או 0.251 ליטר)
• חשב את ריכוז תמיסת המדגם לאחר כל תוספת של תמיסת מלח.
• תיקנתי את המתח על ידי הפחתת מתח היציאה מ -5.00 V. הראשוני. זה נתן לי את עקומת הכיול החיובית של ריכוז מול מתח שציפיתי לו, מכיוון שתוספת של אלקטרוליט בתמיסה אמורה להקטין את ההתנגדות של הפתרון ולאפשר זרם זרם. בצורה יעילה יותר.
• הערה: עבור הגרפים שלי הטווח הלינארי הוא נורא. אני ממליץ בחום לייצר פתרון NaCl עם ריכוז קטן בהרבה או להשתמש בנפחי הזרקה קטנים יותר. מיציתי את הזיהוי בשלב מוקדם של הניסוי.
• מלחים יוניים אחרים יכולים להיות מומסים במים ולהשתמש בהם באותו הליך זה. הייתי עושה ניסויים עם מלח אפסום אם היה לי.

הפניות:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

דפים אלה עזרו לי להבין כיצד לצפות שהמתח ישתנה כאשר הוסף חשמל לתמיסת מלח בריכוזים הולכים וגדלים.