4. Determinarea Experimentala a Marimilor Termodinamice Ale Unei Pile Galvanice Zn
-
Upload
george-cristea -
Category
Documents
-
view
213 -
download
0
description
Transcript of 4. Determinarea Experimentala a Marimilor Termodinamice Ale Unei Pile Galvanice Zn
Lucrari de Laborator pentru “Studiul Proceselor Fizico- Chimice de Suprafata si Coroziune”
DETERMINAREA EXPERIMENTALA A MARIMILOR TERMODINAMICE ALE
UNEI PILE GALVANICE Zn/Zn2+//Ni2+/Ni
INTRODUCERE
Măsurarea tensiunii electromotoare a unei pile galvanice reversibile, în
funcţie de variaţia temperaturii, constituie o metodă uzuală pentru obţinerea
valorilor mărimilor termodinamice ce caracterizează reacţiile chimice. Aceste
mărimi sunt: variaţia energiei libere standard G0, variaţia entalpiei standard H0
si variaţia entropiei standard S0.
Pila galvanică cu următorul lanţ electrochimic:
(-) Zn/Zn2+ // Ni2+/Ni (+)
Reacţiile ce au loc la electrozi sunt:
la anod: (-) ZnZn2+ + 2e-
la catod: (+) Ni2+ + 2e-Ni
Când pila functionează reversibil, lucrul electric efectuat se poate determina din
variaţia energiei libere Gibbs, care însoţeşte reacţia pilei:
G0=-nFE0 (1)
unde E0, este t.e.m. standard a pilei.
Dacă se derivează relaţia (1) în funcţie de temperatura, la presiune şi compoziţie
constantă se obţine:
S0= - = nF (2)
unde este coeficientul de temperatura standard al pilei.
Cunoscând cele doua mărimi termodinamice se poate calcula H0
utilizând expresia:
H0 = G0 + TS0 (3)
Determinarea experimentala a marimilor termodinamice ale unei pile galvanice
Zn/Zn2+//Ni2+/Ni
Lucrari de Laborator pentru “Studiul Proceselor Fizico- Chimice de Suprafata si Coroziune”
SCOPUL LUCRARII
Scopul acestei lucrări consta in determinarea variaţiei energiei libere
standard G0, variaţia entalpiei H0 si variaţia entropiei standard S0 ale reacţiilor
electrochimice pornind de la măsurarea forţei electromotoare debitata de reactia
chimica a unei pile electrice.
MATERIALE SI METODICA
Materiale:
50 ml de soluţie 1M ZnSO4; 50 ml soluţie 1M NiSO4;
soluţie HCl:HNO3 = 2:3;
electrozi de Zn si Ni;
2 pahare Berzelius de 50 ml;
termostat;
gheata;
termometru;
punte de sare (tub in forma de U umplut cu soluţie de KCl saturata, cu agar la
extremităţi);
voltmetru.
Mod de lucru:
1. Se curata cu hârtie de şmirghel suprafaţa electrozilor de Zn si Ni si se spală cu
amestec diluat de HCl:HNO3 = 2:3, apoi se clăteşte cu apa.
2 Se realizează electrozii de Zn/ZnSO4 si Ni/NiSO4 in doua pahare Berzelius de
50 ml.
3 Se introduce puntea de sare in cele doua pahare cu electrozi.
4 Cei doi electrozi se conecteaza la un voltmetru electronic conform figurii 1.
5 Pila astfel formata se introduce intr-un vas cu apa aflat in cuva unei bai
termostatate.
6 Se răceşte apa din vas pina la 10C, adăugând gheata.
7 Se citeşte prima valoare a tensiunii electromotoare atunci când temperatura
rămâne constanta.
Determinarea experimentala a marimilor termodinamice ale unei pile galvanice
Zn/Zn2+//Ni2+/Ni
Lucrari de Laborator pentru “Studiul Proceselor Fizico- Chimice de Suprafata si Coroziune”
8 Se porneşte termostatul fixând, pe rând, următoarele valori de temperatura: 15;
20; 30; 35; 40; 45 si 50C si se va măsura tensiunea electromotoare la fiecare
temperatura.
Figura 1. Schema electrica pentru măsurarea tensiunii electromotoare a unui
element galvanic: 1-milivoltmetru electronic; 2-electrod de nichel; 3-punte de
sare; 4-electrod de zinc; 5-baie termostată.
PRELUCRAREA REZULTATELOR
1.Datele experimentale se sistematizează intr-un tabel de forma:
Nr. crt Temperatura, C E, V Temperatura, K
2. Se calculează valorile variaţiei potenţialelor termodinamice H0, G0, S0,
folosind relaţiile (1), (2) si (3) astfel: din relaţia (1) se va calcula G0 la 25C.
3. Se trasează diagrama variaţiei tensiunii electromotoare cu temperatura
folosind programul Excel, ecuaţia dreptei obţinute se aproximează cu ecuaţia
E= , din relaţia (2).
Determinarea experimentala a marimilor termodinamice ale unei pile galvanice
Zn/Zn2+//Ni2+/Ni
Lucrari de Laborator pentru “Studiul Proceselor Fizico- Chimice de Suprafata si Coroziune”
4. Se determina analitic m, panta dreptei. Panta dreptei va fi S/nF, de unde se
calculează S0 = m nF. Raportul S/nF se numeşte coeficientul de temperatura
al elementului galvanic si se măsoară in [mV/grd]. Din ecuaţia (3) se calculează
H0.
5. Scrieţi pila alcătuita, reacţiile proceselor de electrod si reactia globala,
expresia celor doua potenţiale de electrod si a tensiunii electromotoare.
Determinarea experimentala a marimilor termodinamice ale unei pile galvanice
Zn/Zn2+//Ni2+/Ni