Шағын электролиттік жасуша: 5 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Мен инструменталды химия курсы үшін осы жобамен жұмыс жасадым. Менің мақсатым тұзды суда катод анықтаған кернеуді өлшеу болды. Мен емдік шприц көмегімен 1 мл инъекциямен шамамен 6,6 М тұзды судың стандартты қосылымын жасадым.

Жабдықтар

• Дыбыс көлемін өлшеуге арналған цилиндр, көлемді пипетка, микропипетр және т.б. Мен 0,2 мл белгісі бар дәрі шприцін қолдандым.
• Микропроцессор, яғни Arduino құрылғысы
• еркек пен еркектің сымдарының ассортименті
• екі аллигатор қысқыштары
• нан тақтасы
• 10 кох резистор немесе кернеу бөлгіш үшін ұқсас
• Электролизге арналған ыдыс. Мен ескі дәмдеуішті қолдандым және бұл өте жақсы жұмыс істеді
• Катод пен анод электродтарын жасауға арналған екі қағаз қыстырғыш. Мен сондай -ақ сабанды электродтарымды сенімді түрде ұстап тұру үшін және олардың бір -біріне немесе әйнекке тиіп кетуіне жол бермеу үшін бөліктерге бөлдім.
• Ас тұзы (NaCl)
• Кран суы

1 -қадам: Тұз ерітіндісін дайындаңыз

Мен тұз мөлшерін өлшеу үшін ас қасық пен тұз ерітіндісін дайындау кезінде суды өлшеу үшін 50 мл белгісі бар өлшеуіш шыныаяқ қолдандым. Мен Clover Valley маркасынан йодталған тұзды қолдандым. Мен 3 ас қасық тұзды өлшедім, тұзды өлшеуіш шыныаяққа қостым және өлшеуіш шыныаяққа 250 мл ағын сумен толтырдым. 1 АҚШ қасық шамамен 14.7868 мл құрайды, сондықтан 3 ас қасық шамамен 44.3604 мл құрайды. Натрий хлоридінің тығыздығы 2,16 г/см^3. NaCl массасын анықтау үшін көлем мен тығыздықты көбейтіп 95,82 г құрады. NaCl молярлық массасы 58,44 г/моль, сондықтан NaCl мольдері 1,64 моль болды. 1,64 мольді 250 мл немесе 0,250 л көлеміне бөлу нәтижесінде 6,56 М NaCl ерітіндісі пайда болды. Егер сіздің қолыңызда сәнді қондырғылар болмаса, мен тұз үлгісінің концентрациясын дәл осылай табатын едім.

2 -қадам: Электрохимиялық ұяшықты орнатыңыз

• Жоғарыда айтқанымдай, мен емдік шприці бар тұзды суды ағызу үшін жоғарғы жағында кең тесіктері бар дәмдеуіштерді қолдандым. Кез келген ыдыс түрі жұмыс істеуі керек, бірақ электродтар мен ерітіндіні тоқтата тұру және оларды бір -біріне немесе контейнер қабырғаларына тиіп кетпейтін жерде орналастыра білу керек.
• Мен катод пен анод жасау үшін екі қағаз қыстырғышты ашып, түзеттім. Мен оларды оқшаулағыш рөлін атқаратын жабынның жоқтығына көз жеткізу үшін оларды тегістеу қағазымен жылтыраттым. Мен сабанды сегізден бір бөлікте кесіп, кішкене түтіктер жасадым. Мен сабан түтіктерін аллигатор қысқыштарын бекіткен кезде орнында қалуын қамтамасыз ету үшін катод пен анод орналастырылған дәмдеуіштердің құмыра тесіктерінде қолдандым. Сурет мұны көруге көмектеседі деп үміттенемін.
• Ерітіндіде катод пен анодтың осындай тереңдік деңгейінде болғаны жақсы.
• Дәмдеуіштерге арналған ыдысқа суды электродтар ішінара суға батырылған жерге қосыңыз, мен айтар едім суға кемінде бір см. Сіз ыдысқа тұз ерітіндісін енгізген кезде біраз бөлме қалдырғыңыз келеді.

3 -қадам: Электр тізбегін орнатыңыз

• Мен Adafruit Metro микропроцессорын қолдандым, бірақ нарықтағы көптеген микропроцессорлар әр түрлі пин -опцияларға ұқсас.

• Мен схеманы келесідей орнаттым:

  • Сымды 5 В -ға қосыңыз. Аллигатор қысқышының бір жағын екінші ұшына бекітіңіз. Аллигатор қысқышының екінші жағын электродтардың біріне бекітіңіз. Бұл сіздің анод болады.
  • Сымды A0 -ге, екінші ұшын тақтаға қосыңыз. A0 мен тақтаға қосылған сымға сәйкес басқа сымды қосыңыз.
  • Тақтадағы осы сымға 10 кОм резисторды қосыңыз. Резистордың екінші жағында жүйені жерге қосу үшін сымды қолданыңыз.
  • Басқа сымды микропроцессорға жерге қосу үшін және басқа тақтаға қосылған сымның қасына қосыңыз.
  • Реттеу үшін фотосуреттерді қараңыз

4 -қадам: кодты құрастырыңыз/тексеріңіз және жүктеңіз

Мен Arduino қосымшасында ReadAnalogVoltage базалық мысалдары астында сақталған келесі кодты қолдандым. Бұл жұмыс істеді деп үміттенемін. Деректер мен күткендей болмады, өйткені тұзды су қосылған сайын кернеу төмендеді. Мен кодтың мақсаты туралы біраз ойландым және жүйеге қосылған 5 В -дан шығуды алып тастау арқылы түзетілген кернеуді жасауды шештім. Содан кейін мен концентрацияның көмегімен калибрлеу қисығын жасадым (есептеледі- мен келесі қадамда айтатын боламын) және түзетілген кернеу, бұл қазір тұз қосылған кезде кернеудің жоғарылауын көрсетеді. Егер кімде қай жерде қателескенім туралы кеңес болса, маған хабарлаңыз.

Бір қызығы, мен ерітіндіден катодты немесе анодты алып тастаған кезде сериялық монитор 5,00 В шығысын оқыды.

5 -қадам: мәліметтерді талдау

• Әр инъекцияға қосылатын тұздың концентрациясы тұз ерітіндісінің молярлығын инъекция көлеміне көбейту арқылы анықталады (яғни 1 мл = 0,001 л), содан кейін жалпы көлемге бөлу арқылы (250 мл = 0,250 -ден басталды делік. L, бірінші инъекцияның жалпы көлемі 0,251 л). Сіз концентрацияны (0,001L*молярлық)/(жалпы көлемі немесе 0,251 л) бөлу арқылы есептейсіз.
• Әр тұз ерітіндісін қосқаннан кейін үлгі ерітіндісінің концентрациясын есептеңіз.
• Мен кернеуді бастапқы 5,00 В -тан шығатын кернеуді азайту арқылы түзеттім, бұл мен күткен концентрация мен кернеуге қарсы оң калибрлеу қисығын берді, себебі ерітіндіге электролит қосу ерітіндінің қарсылығын төмендетуі және токтың ағуына мүмкіндік беруі керек. тиімдірек.
• Ескерту: менің графиктерім үшін сызықтық диапазон қорқынышты. Мен NaCl ерітіндісін әлдеқайда аз концентрацияда немесе инъекция көлемін азайтуда қолдануды ұсынар едім. Мен эксперимент басында ерте анықтадым.
• Басқа иондық тұздарды суда ерітіп, дәл осы процедурамен қолдануға болады. Егер менде болса, мен эпсом тұзымен сынақтар өткізер едім.

Әдебиеттер:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Бұл беттер маған концентрациясы жоғарылаған кезде тұз ерітіндісіне электр қуаты қосылған кезде кернеудің қалай өзгеретінін түсінуге көмектесті.