Mini elektrolitikus cella: 5 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ezen a projekten dolgoztam az Instrumental Chemistry tanfolyamon. Célom a katód által észlelt feszültség mérése volt sós vízben. Körülbelül 6,6 M sós víz standard adagolását végeztem, 1 ml -es injekciókkal, gyógyászati fecskendővel.

Kellékek

• A térfogat mérésére gradiens henger, térfogatú pipetta, mikropipetta stb. 0,2 ml -es jelöléssel ellátott gyógyszerfecskendőt használtam.
• Mikroprocesszor, azaz Arduino eszköz
• férfi-férfi és nő-férfi vezetékek választéka
• két aligátor klip
• kenyeretábla
• 10 kohm ellenállás vagy hasonló feszültségosztóhoz
• Edény elektrolízishez. Régi fűszeres üveget használtam, és ez nagyon jól működött
• Két gemkapocs a katód és az anód elektródák elkészítéséhez. Egy szívószálat is szeletekre vágtam, csak hogy az elektródáimat biztosabban tartsam a helyükön, és ne érjenek egymáshoz vagy az üveghez.
• Asztali só (NaCl)
• Csapvíz

Lépés: Készítse elő sóoldatát

A sóoldat elkészítésekor evőkanállal mértem a só mennyiségét, és 50 ml -es jelzésű mérőpohárral a vizet. A Clover Valley márkájú jódozott sót használtam. Kimértem 3 evőkanál sót, hozzáadtam a sót egy mérőpohárhoz, és megtöltöttem a mérőpoharat 250 ml -re csapvízzel. 1 amerikai evőkanál körülbelül 14,7868 ml, tehát 3 evőkanál körülbelül 44,3604 ml. A nátrium -klorid sűrűsége 2,16 g/cm^3. A térfogatot és a sűrűséget megszorozva megállapítottam a NaCl tömegét, ami 95,82 g volt. A NaCl moláris tömege 58,44 g/mol, tehát a NaCl mol 1,64 mol. 1,64 mól osztva 250 ml vagy 0,250 l teljes térfogatával 6,56 M NaCl oldatot kaptunk. Így keresném meg a sóminta koncentrációját, ha nem áll rendelkezésére semmilyen igényes berendezés.

2. lépés: Állítsa be az elektrokémiai cellát

• Amint azt korábban mondtam, egy fűszeres üveget használtam, amelynek teteje elég széles volt ahhoz, hogy sós vizet injektáljak gyógyászati fecskendővel. Bármilyen típusú edénynek működnie kell, de a legjobb, ha felfüggesztheti az elektródákat és az oldatot, és el tudja helyezni azokat, ahol nem érintkeznek egymással vagy a tartály falával.
• Kibontottam és kiegyenesítettem két iratkapcsot, hogy elkészítsem a katódomat és az anódomat. Csiszoltam őket csiszolópapírral is, hogy megbizonyosodjak arról, hogy nincs bevonat, amely szigetelőként működne. Kis csöveket készítettem úgy, hogy nyolcadban szalmát vágtam. A szalmacsöveket a fűszeres üvegek lyukaiban használtam, ahol a katód és az anód volt elhelyezve, hogy biztosak legyenek a helyükön, amikor felhelyeztem az aligátor klipeket. Remélhetőleg a kép segít ennek vizualizálásában.
• A legjobb, ha a katód és az anód hasonló mélységben van az oldatban.
• Öntsön vizet a fűszerüvegbe, ahol az elektródák részben vízbe merülnek, legalább egy cm -t a vízbe. Szeretne hagyni egy kis helyet az edényben, amikor sóoldatot injektál bele.

3. lépés: Állítsa be az áramkört

• Adafruit Metro mikroprocesszort használtam, de a legtöbb mikroprocesszor a piacon hasonló a különböző tűlehetőségekhez.

• Az áramkört az alábbiak szerint állítottam be:

  • Csatlakoztasson egy vezetéket az 5 V -hoz. Csatlakoztassa az aligátor klip egyik oldalát a másik végéhez. Rögzítse az aligátor klip másik oldalát az egyik elektródájához. Ez lesz az anódod.
  • Csatlakoztasson egy vezetéket az A0 -hoz, a másik végét pedig a táblához. Adjon hozzá egy másik vezetéket az A0 -hoz és a kártyához csatlakoztatott vezetékkel összhangban.
  • Csatlakoztasson egy 10 kOhm -os ellenállást ehhez a vezetékhez az alaplapon. Az ellenállás másik végén használjon vezetéket a rendszer földeléséhez.
  • Csatlakoztasson egy másik vezetéket a mikroprocesszor földjéhez, és a másik vezetékhez, amely a kenyérlapon található.
  • Lásd a fotókat a beállításhoz

4. lépés: Fordítsa össze/ellenőrizze és töltse fel a kódot

A következő kódot használtam, amelyet az Arduino alkalmazás mentett a Példák alapjai ReadAnalogVoltage alatt. Remélem ez működött. Az adatok nem olyanok, mint vártam, mivel a feszültség csökkent, ahogy több sós vizet adtak hozzá. Gondolkodtam még a kód célján, és úgy döntöttem, hogy korrigált feszültséget végzek, kivonva a kimenetet a rendszerhez hozzáadott eredeti 5 V -ból. Ezután kalibrációs görbét készítettem a koncentráció (számított- a következő lépésben fogok beszélni) és a korrigált feszültség felhasználásával, amely most azt mutatja, hogy a feszültség só hozzáadásával növekszik. Ha valaki tud tanácsot adni, hogy hol tévedhettem, kérem jelezze.

Érdekes, hogy amikor eltávolítottam a katódot vagy az anódot a megoldásból, a soros monitor 5,00 V kimenetet mutatott.

5. lépés: Az adatok elemzése

• Az egyes injekciókhoz hozzáadott só koncentrációját úgy találjuk meg, hogy a sóoldat molaritását megszorozzuk az injekció térfogatával (azaz 1 ml = 0,001 L), majd elosztjuk a teljes térfogattal (tehát tegyük fel, hogy 250 ml -vel = 0,250 L, az első injekció teljes térfogata 0,251 L). Ezután kiszámítja a koncentrációt osztva (0,001 L*a molaritás)/(teljes térfogat vagy 0,251 L)
• Számítsa ki a mintaoldat koncentrációját minden egyes sóoldat hozzáadása után.
• A feszültséget úgy korrigáltam, hogy kivettem a kimeneti feszültséget a kezdeti 5,00 V -ból. Ez megadta a pozitív kalibrációs görbét a koncentráció és a feszültség között, amire számítottam, mivel az oldatban lévő elektrolit hozzáadása csökkenti az oldat ellenállását és lehetővé teszi az áram áramlását Hatékonyabban.
• Megjegyzés: a grafikonjaimnál a lineáris tartomány szörnyű. Erősen javaslom, hogy készítsen NaCl -oldatot sokkal kisebb koncentrációban vagy kisebb injekciós térfogat használatával. A kísérlet elején kihasználtam az észlelést.
• Más ionos sókat fel lehet oldani vízben, és ugyanezzel az eljárással lehet használni. Kipróbáltam volna az epsom sót, ha lenne.

Hivatkozások:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Ezek az oldalak segítettek megérteni, hogyan várhatom el a feszültség változását, amikor a sóoldathoz növekvő koncentrációban áramot adnak.