Mini Qeliza Elektrolitike: 5 Hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:15

Unë kam punuar në këtë projekt për kursin tim të Kimisë Instrumentale. Qëllimi im ishte të matja tensionin e zbuluar nga një katodë në ujë të kripur. Kam kryer një shtesë standarde të përafërsisht 6.6 M ujë të kripur, me injeksione prej 1 ml duke përdorur një shiringë mjekësore.

Furnizimet

• Cilindër i diplomuar, pipetë volumetrike, mikropipetter, etj. Për të matur vëllimin. Kam përdorur një shiringë ilaçi me shenja 0.2 ml.
• Mikroprocesori dmth pajisja Arduino
• shumëllojshmëri të telave meshkuj-meshkuj dhe femra-meshkuj
• dy kapëse aligatori
• dërrasë buke
• Rezistencë 10 kohm ose e ngjashme për ndarësin e tensionit
• Anije për elektrolizë. Kam përdorur një kavanoz të vjetër me erëza dhe ai funksionoi mjaft mirë
• Dy kapëse letre për të bërë elektrodat e katodës dhe anodës. Unë gjithashtu pres një kashtë në seksione vetëm për t'i mbajtur elektrodat e mia më të sigurta në vend dhe për t'i parandaluar ato të prekin njëri -tjetrin ose gotën.
• Kripë tryeze (NaCl)
• Uji i rubinetit

Hapi 1: Përgatitni zgjidhjen tuaj të kripës

Kam përdorur lugë për të matur sasinë e kripës dhe një filxhan matës me shenja 50 ml për të matur ujin kur bëj zgjidhjen time të kripës. Kam përdorur kripë të jodizuar nga marka Clover Valley. Kam matur 3 lugë kripë, e kam shtuar kripën në një filxhan matës dhe e kam mbushur gotën me 250 ml me ujë çezme. 1 lugë gjelle amerikane është afërsisht 14.7868 ml, kështu që 3 lugë është afërsisht 44.3604 ml. Dendësia e klorurit të natriumit është 2.16 g/cm^3. Unë shumëzova vëllimin dhe dendësinë për të përcaktuar masën e NaCl, e cila ishte 95.82 g. Masa molare e NaCl është 58.44 g/mol, kështu që molet e NaCl ishin 1.64 mol. 1.64 mole të ndara me vëllimin e përgjithshëm prej 250 ml ose 0.250 L rezultuan në një zgjidhje NaCl 6.56 M. Kështu do të shkoja për të gjetur përqendrimin e mostrës suaj të kripës nëse nuk keni ndonjë pajisje të zbukuruar në dispozicionin tuaj.

Hapi 2: Vendosni qelizën elektrokimike

• Siç thashë më parë, kam përdorur një kavanoz me erëza me vrima mjaft të gjera në krye për të injektuar ujë të kripur me një shiringë mjekësore. Çdo lloj anije duhet të funksionojë, por është mirë që të jeni në gjendje të pezulloni elektrodat dhe tretësirën tuaj dhe të jeni në gjendje t'i vendosni ato aty ku nuk prekin njëra -tjetrën ose muret e enës.
• Unë shpalosa dhe drejtova dy kapëse letre për të bërë katodën dhe anodën time. Unë gjithashtu i lëmova ato me letër zmerile për t'u siguruar që nuk kishte asnjë shtresë që do të vepronte si një izolant. Kam bërë tuba të vegjël duke prerë një kashtë në tetë. Kam përdorur tubat e kashtës në vrimat e kavanozit të erëzave ku katoda dhe anoda ishin vendosur për të siguruar që ato të qëndronin në vend kur i bashkangjitja kapëset e aligatorit. Shpresojmë se fotografia do të ndihmojë në vizualizimin e kësaj.
• Bestshtë mirë që katoda dhe anoda të jenë në një nivel të ngjashëm thellësie në tretësirë.
• Shtoni ujë në kavanozin me erëza aty ku elektrodat janë zhytur pjesërisht në ujë, të paktën një cm në ujë do të thosha. Ju dëshironi të lini një vend në enë për kur injektoni tretësirë kripe në të.

Hapi 3: Vendosni qarkun tuaj

• Kam përdorur një mikroprocesor Adafruit Metro, por shumica e mikroprocesorëve në treg janë të ngjashëm për sa i përket opsioneve të ndryshme të pin.

• Unë e vendosa qarkun si më poshtë:

  • Lidhni një tel me 5 V. Lidhni njërën anë të kapëses së aligatorit në skajin tjetër. Bashkangjiteni anën tjetër të kapëses së aligatorit në njërën prej elektrodave tuaja. Kjo do të jetë anoda juaj.
  • Lidhni një tel me A0 dhe lidhni skajin tjetër me tabelën tuaj. Shtoni një tel tjetër në përputhje me telin e lidhur me A0 dhe bordin tuaj.
  • Lidhni një rezistencë 10 kOhm me këtë tel në tabelën tuaj. Në skajin tjetër të rezistencës, përdorni një tel për të lidhur sistemin me tokën.
  • Lidhni një tel tjetër me tokëzimin në mikroprocesorin tuaj dhe pranë telit tuaj tjetër të lidhur me tokëzimin në tabelën tuaj të bukës.
  • Shikoni fotot për konfigurimin

Hapi 4: Përpiloni/verifikoni dhe ngarkoni kodin

Kam përdorur kodin e mëposhtëm që ruhet në aplikacionin Arduino nën Shembujt Bazat LexoAnalogVoltage. Shpresoj se kjo funksionoi. Të dhënat nuk ishin ashtu siç e prisja, pasi tensioni u ul pasi u shtua më shumë ujë i kripur. Mendova për qëllimin e kodit edhe më shumë dhe vendosa të bëj një tension të korrigjuar duke zbritur daljen nga 5 V origjinale të shtuar në sistem. Pastaj bëra një kurbë kalibrimi duke përdorur përqendrimin (e llogaritur- do të flas në hapin tjetër) dhe tensionin e korrigjuar, i cili tani tregon se tensioni rritet me shtimin e kripës. Nëse dikush ka ndonjë këshillë se ku mund të kem gabuar, ju lutem më tregoni.

Shtë interesante, sa herë që hiqja katodën ose anodën nga zgjidhja, monitori serik lexonte një dalje prej 5.00 V.

Hapi 5: Analizimi i të dhënave

• Përqendrimi i kripës së shtuar për çdo injeksion gjendet duke shumëzuar molaritetin e tretësirës tuaj të kripës me vëllimin e injektimit (p.sh. 1 ml = 0,001 L), dhe më pas duke e ndarë me vëllimin e përgjithshëm (kështu që le të themi që filloni me 250 ml = 0,250 L, vëllimi i përgjithshëm për injeksionin e parë është 0.251 L). Ju pastaj do të llogaritni përqendrimin duke e ndarë (0.001L*molaritetin)/(vëllimi i përgjithshëm ose 0.251 L)
• Llogaritni përqendrimin e tretësirës së mostrës pas çdo shtimi të tretësirës së kripës.
• Unë e korrigjova tensionin duke zbritur tensionin e daljes nga 5.00 V. fillestare. Kjo më dha kurbën e kalibrimit pozitiv të përqendrimit kundrejt tensionit që prisja, pasi shtimi i elektrolitit në tretësirë duhet të zvogëlojë rezistencën e zgjidhjes dhe të lejojë që rryma të rrjedhë në mënyrë më efektive.
• Shënim: për grafikët e mi diapazoni linear është i tmerrshëm. Unë do të rekomandoja shumë të bëni një zgjidhje NaCl me një përqendrim shumë më të vogël ose të përdorni vëllime më të vogla të injektimit. Unë e arrita zbulimin herët në eksperiment.
• Kripëra të tjera jonike mund të treten në ujë dhe të përdoren me të njëjtën procedurë. Do të kisha bërë prova me kripë epsom nëse do të kisha.

Referencat:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Këto faqe më ndihmuan të kuptoj se si të pres që tensioni të ndryshojë kur energjia elektrike i shtohet tretësirës së kripës në përqendrime në rritje.