Mini Electrolytic Cell: 5 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Nagtatrabaho ako sa proyektong ito para sa aking kurso na Instrumental Chemistry. Ang aking hangarin ay upang masukat ang boltahe na nakita ng isang katod sa tubig na asin. Nagsagawa ako ng isang karaniwang pagdaragdag ng humigit-kumulang na 6.6 M na tubig na asin, na may mga injection na 1 ML gamit ang isang syringe na nakapagpapagaling.

Mga gamit

• Nagtapos na silindro, volumetric pipet, micropipetter, atbp upang sukatin ang dami. Gumamit ako ng syringe ng gamot na may mga marka na 0.2 ML.
• Ang Microprocessor ibig sabihin ay Arduino aparato
• assortment ng male-to-male at female-to-male wires
• dalawang mga clip ng buaya
• breadboard
• 10 kohm risistor o katulad para sa voltage divider
• Vessel para sa electrolysis. Gumamit ako ng isang lumang garapon ng pampalasa at gumana nang maayos
• Dalawang mga clip ng papel upang gawin ang mga electrode ng cathode at anode. Pinutol ko rin ang isang dayami sa mga seksyon upang mapangalagaan ang aking mga electrode sa lugar, at pigilan ang mga ito sa paghawak sa bawat isa o sa baso.
• Talaan ng asin (NaCl)
• Tubig sa gripo

Hakbang 1: Ihanda ang Iyong Solusyong Asin

Gumamit ako ng mga kutsara upang masukat ang dami ng asin at isang panukat na tasa na may 50 ML marka upang masukat ang tubig kapag ginagawa ang aking solusyon sa asin. Gumamit ako ng iodized salt mula sa tatak na Clover Valley. Sinukat ko ang 3 kutsarang asin, idinagdag ang asin sa isang sukat na tasa at pinunan ang pagsukat ng tasa sa 250 ML na may tubig na gripo. Ang 1 kutsara ng Estados Unidos ay humigit-kumulang na 14.7868 ML, kaya't ang 3 kutsara ay humigit-kumulang na 44.3604 ML. Ang density ng sodium chloride ay 2.16 g / cm ^ 3. Pinarami ko ang dami at density upang matukoy ang dami ng NaCl, na 95.82 g. Ang masa ng molar ng NaCl ay 58.44 g / mol, kaya ang mga moles ng NaCl ay 1.64 mol. Ang 1.64 moles na hinati ng kabuuang dami ng 250 mL o 0.250 L ay nagresulta sa isang 6.56 M NaCl solution. Ganito ako maghanap tungkol sa konsentrasyon ng iyong sample ng asin kung wala kang anumang magagarang kagamitan na magagamit mo.

Hakbang 2: I-set up ang Electrochemical Cell

• Tulad ng sinabi ko dati, gumamit ako ng isang garapon ng pampalasa na may malawak na sapat na mga butas sa tuktok para mag-iniksyon ako ng asin na tubig na may isang syringe na nakapagpapagaling. Ang anumang uri ng daluyan ay dapat na gumana, ngunit pinakamahusay na masuspinde ang iyong mga electrode at solusyon at ma-posisyon ang mga ito kung saan hindi sila magkadikit o sa dingding ng lalagyan.
• Inilahad ko at inayos ang dalawang papel na clip upang gawin ang aking katod at anod. Pinakinisan ko din sila ng papel de liha upang matiyak na walang patong na kikilos bilang isang insulator. Gumawa ako ng maliliit na tubo sa pamamagitan ng pagputol ng isang dayami sa ikawalo. Ginamit ko ang mga tubong dayami sa mga butas ng garapon ng pampalasa kung saan inilagay ang cathode at anode upang matiyak na nanatili sila sa lugar nang ikinabit ko ang mga clip ng buaya. Inaasahan kong makakatulong ang larawan sa pagpapakita nito.
• Mahusay para sa cathode at anode na nasa isang katulad na antas ng lalim sa solusyon.
• Magdagdag ng tubig sa spice jar kung saan ang mga electrode ay bahagyang nakalubog sa tubig, kahit isang cm sa tubig ay sasabihin ko. Nais mong mag-iwan ng ilang silid sa daluyan kung kailan ka nag-iniksyon dito.

Hakbang 3: I-set up ang Iyong Circuitry

• Gumamit ako ng isang Adafruit Metro microprocessor, ngunit ang karamihan sa mga microprocessor sa merkado ay pareho hanggang sa magkakaibang mga pagpipilian sa pin.

• Inayos ko ang circuit tulad ng sumusunod:

  • Ikonekta ang isang kawad sa 5 V. Maglakip ng isang gilid ng isang clip ng buaya sa kabilang dulo. Ikabit ang kabilang panig ng clip ng buaya sa isa sa iyong mga electrode. Ito ang iyong magiging anod.
  • Ikonekta ang isang kawad sa A0 at ikonekta ang kabilang dulo sa iyong board. Magdagdag ng isa pang kawad na nakahanay sa kawad na konektado sa A0 at sa iyong board.
  • Ikonekta ang isang 10 kOhm risistor sa wire na ito sa iyong board. Sa kabilang dulo ng risistor, gumamit ng isang kawad upang ikonekta ang system sa lupa.
  • Ikonekta ang isa pang kawad sa lupa sa iyong microprocessor at sa tabi ng iyong iba pang kawad na konektado sa lupa sa iyong breadboard.
  • Tingnan ang mga larawan para sa pag-set up

Hakbang 4: Mag-compile / mag-verify at Mag-upload ng Code

Ginamit ko ang sumusunod na code na nai-save sa application ng Arduino sa ilalim ng Mga Pangunahing Kaalaman sa ReadAnalogVoltage. Sana gumana ito. Ang data ay hindi tulad ng inaasahan ko, dahil ang boltahe ay nabawasan ng mas maraming asin ang idinagdag. Naisip ko ang tungkol sa layunin ng code nang higit pa at nagpasyang gumawa ng isang naitama na boltahe sa pamamagitan ng pagbawas ng output mula sa orihinal na 5 V na idinagdag sa system. Gumawa ako pagkatapos ng isang curve ng pagkakalibrate gamit ang konsentrasyon (kinakalkula- Pag-uusapan ko sa susunod na hakbang) at ang naitama na boltahe, na ipinapakita ngayon ang boltahe na tumataas kasama ang pagdaragdag ng asin. Kung ang sinuman ay may ilang payo sa kung saan ako maaaring nagkamali mangyaring ipaalam sa akin.

Kapansin-pansin, tuwing tinanggal ko ang alinman sa cathode o anode mula sa solusyon binabasa ng serial monitor ang isang output na 5.00 V.

Hakbang 5: Sinusuri ang Data

• Ang konsentrasyon ng asin na idinagdag para sa bawat pag-iniksyon ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagpaparami ng molarity ng iyong solusyon sa asin ng dami ng iniksyon (ie 1 mL = 0.001 L), at pagkatapos ay paghati sa kabuuang dami (kaya't sabihin nating nagsimula ka sa 250 ML = 0.250 L, ang kabuuang dami para sa unang iniksyon ay 0.251 L). Kalkulahin mo ang konsentrasyon sa pamamagitan ng paghati (0.001L * ang molarity) / (kabuuang dami o 0.251 L)
• Kalkulahin ang konsentrasyon ng sample na solusyon pagkatapos ng bawat pagdaragdag ng solusyon sa asin.
• Naitama ko ang boltahe sa pamamagitan ng pagbawas ng output boltahe mula sa paunang 5.00 V. Binigyan ako nito ng positibo na kurba ng pagkakalibrate ng konsentrasyon kumpara sa boltahe na inaasahan ko, dahil ang pagdaragdag ng electrolyte sa solusyon ay dapat na bawasan ang paglaban ng solusyon at payagan ang kasalukuyang dumaloy mas mabisa.
• Tandaan: para sa aking mga graphic ang linear range ay kakila-kilabot. Masidhing inirerekumenda ko ang paggawa ng isang solusyon sa NaCl na may mas maliit na konsentrasyon o gumagamit ng mas maliit na dami ng pag-iniksyon. Ma-maxed out ko ang pagtuklas sa eksperimento.
• Ang iba pang mga ionic salt ay maaaring matunaw sa tubig at magamit sa parehong pamamaraan. Magagawa ko sana ang mga pagsubok sa epsom salt kung mayroon ako.

Mga Sanggunian:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Tinulungan ako ng mga pahinang ito na maunawaan kung paano asahan ang boltahe na magbabago kapag ang kuryente ay naidagdag sa solusyon sa asin sa pagtaas ng konsentrasyon.