Wstęp teoretyzy o ćwzeń zwrty jest w rozzle Elektrohem Ćwzee 5. Termoymk ogw glwzyh Mksyml pr elektryz jką może wykoć ogwo jest określ wrtośą G. Męzy etlpą swooą ( G, słą elektromotoryzą ogw (E steje stępują zleżość: G = - F E ( gze: - lz wymeyh elektroów F - stł Fry 96500 [] E - sł elektromotoryz [V] oewż źrółem sły elektromotoryzej ogw jest rekj elektrohemz ęą sumą rekj zhoząyh poszzególyh elektroh, to zmę etlp swooej ( G l rekj + + przeegjąej w ogwe glwzym zpsujemy w post: G gze G 0 - strow zm etlp swooej, - ktywoś regująyh sustj o zstosowu wzoru G = -FE otrzymmy Ztem 0 ( FE = - FE + RTl ( 0 RT ( ( E = - E + l F ( ( ( ( 0 = G + RTl ( ( ( ( ( (3 (4 E RT F ( ( ( ( 0 = E + l (5 owyższe rówe os zwę rów Nerst. W rówu tym E 0 ozz strową słę elektromotoryzą. Jest o rów SEM ogw, w którym ktywoś wszystkh regetów są rówe jeoś. Welkość t jest hrkterystyz l ego ogw stł w stłej temperturze. Jest o zwąz ze stłą rówowg rekj. oewż G 0 = - FE 0 G 0 = -RT lk, możemy zpsć: FE 0 = RT lk
RT F 0 E = l K (6 Wzór G = -FE umożlw tkże wyzzee zmy etlp etrop rekj egąej w ogwe roze pomru sły elektromotoryzej tzw. współzyk temperturowego sły elektromotoryzej. Korzystją ze wzoru G rów Gs - Helmholtz w post gze ( G G = H + T (7 T ( G T otrzymmy wyrżee S: gze T S = - S F T (8 = (9 (0 jest tzw. współzykem temperturowym sły elektromotoryzej. Wyrżee etlpę ęze mło stępująą postć H = - F[ E - T ] ( T Współzyk temperturowy sły elektromotoryzej wyzzmy przez wykoe pomrów SEM w klku temperturh. W ezyt welkm zkrese tempertur, E jest lową fukją tempertury, określoą rówem l prostej typu y = + x, w tym wypku E = + T. H = - ( F T = (3
. Ogw stężeowe. Ogw stężeowe zuowe są z wóh półogw różąyh sę tylko stężem elektroltu, p (- g gno 3 ( NH 4 NO 3 (sy gno 3 ( g (+ > Źrółem SEM jest w tego typu ogwh pr przeese łuku z roztworu o wyższym stężeu (wyższym potejle termoymzym o roztworu o ższym stężeu (ższym potejle termoymzym. W zleżoś o sposou połąze roztworów elektroowyh rozróżmy ogw stężeowe ez przeosze orz ogw stężeowe z przeoszeem. Jko ogwo stężeowe ez przeosze możemy trktowć ogwo powstłe przez połązee wóh roztworów elektroltów z pomoą kluz elektroltyzego elmująego potejł yfuzyjy. W powyżej poym przykłze elektroh zhozą rekje: - oze: g g + ( + e - ktoze: g + ( + e g roes sumryzy sprowz sę o zpsu: g + ( g + ( Zgoe z rówem Nerst sł elektromotoryz tego ogw prująego w sposó owrly wyos - RT RT E = F F g( g( = l = l 0,059 lg (4 g( poewż E 0 = 0 jko róż strowyh potejłów wóh etyzyh elektro srerowyh. g( 3
otejł wyższy uzysk półogwo o wększym stężeu joów g +. ozs pry ogw elektro ujem (o ższym stężeu joów srer oje joy g + o roztworu. W tym smym zse o przestrze wokół elektroy mgrują oy NO 3 - - poewż elektrolt mus yć elektryze oojęty. N elektroze otej oszją sę joy srer z roztworu orz opływ z przestrze wokół elektroy rówowż lość joów zotowyh. W rezulte roztwór o mejszym stężeu - zwększ swoje stężee, roztwór o wększym stężeu - zmejsz je. Ogwo tke ęze prowć o mometu wyrówywe sę stężeń elektroltów wokół elkektro. Sł elektromotoryz owolego ogw stężeowego ez przeosze wyrżo jest rówem: RT F E = l (5 gze - ktywość elektroltu o wyższym stężeu, - ktywość elektroltu o ższym stężeu Ogw stężeowe z przeoszeem hrkteryzują sę oeośą gry roztworów, przez którą oyw sę mgrj joów. W wyku zetkę sę roztworów p porowtej przegroze powstje potejł yfuzyjy. Sł elektromotoryz jest w tym przypku zwąz z wrtośm lz przeosze opoweh ktoów oów. ZEŚĆ ESERYMENTLN:. omr sły elektromotoryzej ogw w zleżoś o tempertury. Wyzze G, S H l rekj zhoząej w ogwe glwzym. W ćwzeu zestwmy ogwo o stępująym sheme: (- t Fe (N 6-3, Fe(N 6-4 MO 4 -, 8H +, M + t (+ 4
złożoe z wóh półogw reox t Fe(N 6-3, Fe(N 6-4, Π 0 = 0,356 V t MO 4 -, 8H +, M +, Π 0 =,50 V przy [H + ] = N sumryzą rekję MO - 4 + 5Fe(N -4 6 + 8H + M + + 5Fe(N -3 6 + 4H O skłją sę rekje utlee: 5Fe(N -4 6 5Fe(N -3 6 + 5e reukj: MO - 4 + 8H + + 5e M + + 4H O. rzygotowć rozwory elektroowe Roztwór elektroowy (+ przygotowuje sę w 00 ml kole mrowej, o której wprowz sę 0 ml KMO 4 o stężeu 0,0 mol/l. Nstępe oje sę 0 ml H SO 4 o stężeu 7,5 mol/l orz ml roztworu hlorku mgu (II o stężeu 0, mol/l. Uzupeł sę woą o kresk. Nleży zwróć uwgę, y kol uzyt o przygotow roztworu ył zyst. oewż KMO 4 jest slym utlezem w oeoś zezyszzeń łtwo sę reukuje woze jest to przez zmę rwy przygotowego roztworu. Roztwór elektroowy (- przygotowuje sę w 00 ml kole mrowej, o której wprowz sę po ml 0, molowyh roztworów sześoyjożelzu(iii potsu orz sześoyjożelzu(ii potsu uzupeł woą o kresk. rzygotowe roztwory elektroowe wlew sę o opoweh komór elektroowyh zy (w kuezk wspólej postwe umeszz sę je w termoste. Komory elektroowe łązy sę kluzem elektroltyzym. o jeego z kuezków włożyć termometr ozytć temperturę wyjśową. Elektroy pltyowe łązy sę przewom elektryzym z merkem (woltomerzem, którym merzy sę słę elektromotoryzą w mv. Jee z przewoów powe yć połązoy o gz OM w ouowe merk, rug o gz z wrtośą którą hemy rejestrowć (w tym przypku V/Ω. Jeśl owó ęze zmkęty wyśwetlzu pojw sę wrtość sły elektromotoryzej ogw. Zotowć wrtość tempertury w komorze elektroowej opowjąą jej słę elektromotoryzą. E Włązyć termostt gy tempertur poese o 0 zotowć wrtość sły elektromotoryzej. Zotowć zmy wrtoś SEM w przezle 4 0 (p. męzy 0 34 0 - sumryz lz pomrów 8 F Wyk zestw sę w tel t [ 0 ] T [K] SEM [V] G Sporząz sę wykres zleżoś E = f (T 5
H Metoą jmejszyh kwrtów olzyć współzyk kerukowe prostej: E = + T. W tym elu moż skorzystć z tel pomozej Tel pomoz T T Np. 93 95 97 99 30 303 305 307 Σ 400 E E T - w kolume T wpsujemy wrtość tempertury poesoą o kwrtu, w osttm werszu sumujemy (Σ uzyske wrtoś. E T to lozy sły elektromotoryzej tempertury w jkej okoo pomru. Stłe moż olzyć posługują sę stępująym wzorm T TE ( T - T E = l = = = = T E - T = l = ( T - T - TE = l = = = = l = gze jest lzą pomrów (w tym przypku = 8. Wylzmy zmę etlp swooej G z opoweego wzoru orz zmę etrop S etlp H l owolej tempertury, p l tempertury 97 K. Olze G przeprowzmy posługują sę wzorem: G = H - T S orz wzorem zpsym rówem (. orówć otrzyme wrtoś. 6
. omr sły elektromotoryzej ogw stężeowego o ou komór elektroowyh wlew sę po 50 ml 0, M roztworu gno 3 Komory elektroowe łązy sę kluzem elektroltyzym (wypełoym NH 4 NO 3 sy. Elektroy srere łązy sę przewom elektryzym merkem, z pomoą którego merzy sę słę elektromotoryzą wyrżoą w Mv. oewż stężee elektroltu przy ktoze jest rówe stężeu przy oze ( =, SEM powo wyosć zero (sprwzć! Komorę elektroową (- lewą (oową opróż sę (roztwór leży wyrć plstkową pumpetką, stępe wprowz sę o ej kolejo po 50 ml roztworów gno 3 w stężeh 0,05, 0,0, 0,0 0,005 M (. W prktye moż wylzyć le roztworu leży oerć, le woy leży oć y uzyskć roztwory o włśwyh stężeh (moż skosultowć to z osoą prowząą ćwze. e Komor elektroow (+ prw (ktoow wypeło jest stle 50 ml 0, M gno 3 ( f o kolejyh zmh stęże gno 3 w komorze elektroowej (- merzy sę słę elektromotoryzą uzyskego w te sposó ogw. l kżego stęże okouje sę pomru -3 rzy. g Wyk pomrów zestw sę w tel (stężee gno 3 w komorze elektroowej prwej = 0, M. Moż też wylzyć teoretyzą wrtość potejłu ogw (SEM porówć ją z wrtośą zmerzoą! Tel (mol / m 3 SEM (mv lg / 0, 0 0 0,05 0,0 0,0 0,005 g Wykreśl sę zleżość E = f (lg / 7