POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ. ( i) E( 0) str. 1 WYZNACZANIE NADPOTENCJAŁU RÓWNANIE TAFELA

Podobne dokumenty
OGNIWA. Me (1) Me m+ (c 1. elektrolit anodowy. elektrolit katodowy. anoda. katoda. Luigi Galvani ( ) Alessandro Volta ( )

ZJAWISKO TERMOEMISJI ELEKTRONÓW

PROPAGACJA BŁĘDU. Dane: c = 1 ± 0,01 M S o = 7,3 ± 0,1 g Cl 2 /1000g H 2 O S = 6,1 ± 0,1 g Cl 2 /1000g H 2 O. Szukane : k = k =?

ILOCZYN ROZPUSZCZALNOŚCI

Laboratorium elektroniki i miernictwa

Ć W I C Z E N I E 6. Nadnapięcie wydzielania wodoru na metalach

Jak pozyskać energię z reakcji redoksowych? Ogniwa galwaniczne

ELEKTRODY i OGNIWA. Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne względem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawierającym jony tego metalu.

Imię i nazwisko studenta... nr grupy..

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

CZAS ZDERZENIA KUL SPRAWDZENIE WZORU HERTZA

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Wyznaczanie parametrów równania Tafela w katodowym wydzielaniu metali na elektrodzie platynowej

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

Wyznaczanie stałej dysocjacji pk a słabego kwasu metodą konduktometryczną CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA. Tabela wyników pomiaru

LABORATORIUM OBRÓBKI SKRAWANIEM

Sprawdzanie prawa Ohma i wyznaczanie wykładnika w prawie Stefana-Boltzmanna

Ogniwo wzorcowe Westona

PSO matematyka I gimnazjum Szczegółowe wymagania edukacyjne na poszczególne oceny

Ćwiczenie 2: Elektrochemiczny pomiar szybkości korozji metali. Wpływ inhibitorów korozji

Metody Badań Składu Chemicznego

Wykład XVIII. SZCZEGÓLNE KONFIGURACJE OBWODÓW TRÓJFAZOWYCH. POMIARY MOCY W OBWODACH TRÓJFAZOWYCH I 1 U 12 I 2 U 23 3 U U Z I = ; I 12 I 23

RÓWNOWAGI REAKCJI KOMPLEKSOWANIA

A4.05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3. fermentacja alkoholowa

Ćwiczenie 23. Maria Bełtowska-Brzezinska. ZALEŻNOŚĆ POTENCJAŁU PÓŁOGNIWA SREBRNEGO OD STĘŻENIA JONÓW Ag + W ROZTWORZE

ĆWICZENIE 1 DWÓJNIK ŹRÓDŁOWY PRĄDU STAŁEGO

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Kinetyka chemiczna jest działem fizykochemii zajmującym się szybkością i mechanizmem reakcji chemicznych w różnych warunkach. a RT.

Wykład 4: Termochemia

KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3. fermentacja alkoholowa

WYZNACZANIE PUNKTU ŁADUNKU ZEROWEGO Al 2 O 3

WYZNACZANIE STAŁEJ DYSOCJACJI SŁABEGO KWASU ORGANICZNEGO

Zależność oporności przewodników metalicznych i półprzewodników od temperatury. Wyznaczanie szerokości przerwy energetycznej.

Terminy. Omówienie kolokwium I. Poprawa kolokwium I. Poprawa kolokwium II g. 15, s g. 15, s g. 15, s.

KINETYKA INWERSJI SACHAROZY

Ćwiczenie 3. Charakteryzacja wysokotemperaturowego potencjometrycznego czujnika CO 2

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

Podstawy elektrochemii

13. TERMODYNAMIKA WYZNACZANIE ENTALPII REAKCJI ZOBOJĘTNIANIA MOCNEJ ZASADY MOCNYMI KWASAMI I ENTALPII PROCESU ROZPUSZCZANIA SOLI

Drgania wymuszone - wahadło Pohla

Pytania przykładowe na kolokwium zaliczeniowe z Podstaw Elektrochemii i Korozji

Obwody liniowe. Sprawdzanie praw Kirchhoffa

M10. Własności funkcji liniowej

Miareczkowanie kulometryczne

FUNKCJA KWADRATOWA. Zad 1 Przedstaw funkcję kwadratową w postaci ogólnej. Postać ogólna funkcji kwadratowej to: y = ax + bx + c;(

Podstawy Chemii Nieorganicznej

IX POWIATOWY KONKURS MATEMATYCZNY SZKÓŁ GIMNAZJALNYCH W POGONI ZA INDEKSEM ZADANIA PRZYGOTOWAWCZE ROZWIĄZANIA I ODPOWIEDZI rok szkolny 2017/2018

Ćwiczenie nr 254. Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora. Ustawiony prąd ładowania I [ ma ]: t ł [ s ] U ł [ V ] t r [ s ] U r [ V ] ln(u r )

Podstawy elektrochemii i korozji Ćwiczenie 5. Korozja. Diagramy Pourbaix. Krzywe polaryzacyjne. Wyznaczanie parametrów procesów korozji.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Temperaturowa charakterystyka termistora typu NTC

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 123: Półprzewodnikowe złącze p-n

5. METODA PRZEMIESZCZEŃ - PRZYKŁAD LICZBOWY

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wpływ stężenia kwasu na szybkość hydrolizy estru

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

Elektrochemia elektroliza. Wykład z Chemii Fizycznej str. 4.3 / 1

Ćwiczenie nr 123: Dioda półprzewodnikowa

A. Kanicki: Systemy elektroenergetyczne KRYTERIA NAPIĘCIOWE WYZNACZANIA STABILNOŚCI LOKALNEJ

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY. Materiały dla nauczycieli Rozwiązania zadań wraz z punktacją

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

Wykłady z Hydrauliki- dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS WYKŁAD 8

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

Podstawowe układy pracy tranzystora MOS

Radon w powietrzu. Marcin Polkowski 10 marca Wstęp teoretyczny 1. 2 Przyrządy pomiarowe 2. 3 Prędkość pompowania 2

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

NAPIĘCIE ROZKŁADOWE. Ćwiczenie nr 37. I. Cel ćwiczenia. II. Zagadnienia wprowadzające

Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego

Ć W I C Z E N I E 7 WPŁYW GĘSTOŚCI PRĄDU NA POSTAĆ OSADÓW KATODOWYCH MIEDZI

ność Reakcje nieodwracalne całkowite przereagowanie po zainicjowaniu reakcji wymaga katalizatora układ otwarty, gazowy produkt opuszcza układ HCl (aq

Wykład 4: Termochemia

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

F = e(v B) (2) F = evb (3)

ĆWICZENIE 2 KONDUKTOMETRIA

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA

Odwracalność przemiany chemicznej

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Test 2. Mierzone wielkości fizyczne wysokość masa. masa walizki. temperatura powietrza. Użyte przyrządy waga taśma miernicza

Akademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe

Wykład 4. Anna Ptaszek. 27 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 4. Anna Ptaszek 1 / 31

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

SPRAWDZANIE SŁUSZNOŚCI PRAWA OHMA DLA PRĄDU STAŁEGO

Kinetyka reakcji hydrolizy sacharozy katalizowanej przez inwertazę

3.5 Wyznaczanie stosunku e/m(e22)

Ćwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC

VII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015

Pochodna funkcji a styczna do wykresu funkcji. Autorzy: Tomasz Zabawa

EFEKT SOLNY BRÖNSTEDA

Egzamin ustny z matematyki semestr II Zakres wymaganych wiadomości i umiejętności

Definicje i przykłady

43/28 KONCEPCJA OKREŚLANIA WYTRZYMAŁOŚCI KOHEZYJNEJ SZKŁA WODNEGO

Badanie kinetyki katalitycznego rozkładu H 2 O 2

Transkrypt:

WYZNACZANIE NADPOTENCJAŁU RÓWNANIE TAFELA Różnica pmiędzy wartścią ptencjału elektrdy mierzneg przy przepływie prądu E(i) a wartścią ptencjału spczynkweg E(0), nsi nazwę nadptencjału (nadnapięcia), η. Jeżeli elektrda przy i = 0 jest w równwadze, wówczas E(0) jest ptencjałem równwagwym E r, ( i) E( 0) η = E (1) Dla reakcji andwych (ddawanie elektrnów na elektrdzie) mamy η > 0, dla reakcji katdwych η < 0. Wartść η zależy czywiście d gęstści prądu przepływająceg przez elektrdę; ze wzrstem gęstści prądu wartść nadptencjału rśnie. Ekstraplwana wartść nadptencjału d i = 0 daje zwykle wartść różną d zera : η = limη (2) i 0 spwdwane jest t najczęściej przez nadptencjał aktywacyjny (plaryzację aktywacyjną). Jest t równznaczne ze stwierdzeniem, że pdczas przepływu prądu na elektrdzie nie ustala się równwaga elektrchemiczna. Nadptencjał aktywacyjny pwstaje wtedy, gdy reakcja elektrdwa zachdzi p pknaniu bariery energetycznej A G e A (3) Jak reakcję przejścia rzpatrujemy prces: Ox ze Re d (4) w którym zakładamy, że stężenia reagentów przy elektrdzie są stałe (nie zależą d gęstści prądu i czasu) brak plaryzacji stężeniwej, raz że w całym prcesie elektrdwym występuje tylk jedna reakcja przejścia. Zakłada się również, że bie substancje są rzpuszczalne Ox i Red. Przechdzenie nśników ładunków przez granicę faz następuje zasadnicz w bu kierunkach, dpwiadając andwemu (i ) i katdwemu (i_) prądwi cząstkwemu. W stanie równwagi mamy wówczas: i = i = i lub j = j = j (5) Jeżeli uwzględnimy pwierzchnię elektrdy i wartść natężenia prądu wyrazimy w A/cm 2 mówimy wówczas gęstści prądu (j ) Reakcja przejścia pdczas przepływu prądu składa się zatem z dwóch reakcji cząstkwych przebiegających w przeciwnych kierunkach. Mierzna całkwita gęstść prądu wyraża się równaniem: j = j j (6) Uwzględniając, że reakcja przejścia wymaga pewnej energii (energii aktywacji) raz uwzględniając, że różnica ptencjałów φ ( φ = E ( 0) η ) sprzyja reakcji elektrdwej w jednym kierunku, a utrudnia reakcję w drugim kierunku. Sumaryczną gęstść prądu mżna wyrazić równaniem Butlera-Vlmera: str. 1

j = ( 1 α ) η αη j exp exp (7) gdzie: α współczynnik przejścia, η nadptencjał aktywacyjny, j gęstść prądu wymiany, z liczba elektrnów birących udział w reakcji elektrdwej, F stała Faradaja R stala gazwa, T temperatura 1. Przy dstatecznie małych wartściach η << 1(w praktyce, gdy η < 0,01V) równanie Butlera- Vlmera mżna rzwinąć w szereg birąc pd uwagę jedynie dwa pierwsze człny. Otrzymujemy wówczas, pdbnie jak w przypadku plaryzacji dyfuzyjnej, linwą zależnść j d η: η j = j (8) j 2. W przypadku bardz dużych lub bardz małych nadptencjałów η >> (w praktyce, gdy elektrda jest andą η 0,12V lub gdy jest katdą η 0,12V). Wówczas z równania (7) trzymujemy: ( 1 α ) η = j exp (9) αη j = j exp (10) P zlgarytmwaniu i przekształceniach równań (9) i (10), trzymujemy równanie zwane równaniem Tafela dla prcesów andwych i katdwych: η = (11) α α η = (12) ( 1 α ) ( 1 α ) Ogólnie mżna zapisać: η = a b (13) str. 2

Wykres lgarytmu gęstści prądu j jak funkcji nadptencjału η nsi nazwę wykresu Tafela. Z nachylenia wykresu wyznacza się współczynnik α, natmiast z punktu przecięcia, przy η = 0 gęstść prądu wymiany. b - b η Rys. 1. Krzywa plaryzacji elektrdwej dla η > spełniająca równanie Tafela, gdzie b, b_ andwy i katdwy współczynnik Tafela, j wyznaczna wartść prądu wymiany Omówine pwyżej równania dnszą się d dwracalnych i niedwracalnych lub quasidwracalnych reakcji pierwszeg rzędu. Oczywiste jest, że w klasycznej kinetyce chemicznej, analgiczne rzważania przeprwadzić mżna także dla reakcji wyższych rzędów. Krzywe prąd-napięcie (i-e lub j-η) mżna wyznaczyć dwma spsbami: przy stałym prądzie (galwanstatycznie), alb przy stałym ptencjale (ptencjstatycznie).odpwiedni ptencjał lub prąd ustala się wlniej lub szybciej. W niektórych przypadkach, np. gdy na elektrdzie twrzą się warstwy sadu, wartści stacjnarnych nie mżna siągnąć nawet w ciągu kilku dni, w innych wartść stacjnarna ustala się w ciągu ułamków sekund. Zestaw dświadczalny stswany d wyznaczenia wykresu i równania Tafela przedstawin na rysunku 2 składa się n z elektrdy pracującej, a przepływający przez nią prąd reguluje się zewnętrznym zasilaczem. Pwierzchnię elektrdy znaczymy symblem A, a natężenie prądu i, i wtedy gęstść prądu będzie równa. Różnicy ptencjałów nie mżna zmierzyć w spsób A bezpśredni, mżna natmiast dknać pmiaru ptencjału elektrdy pracującej względem trzeciej elektrdy, która nsi nazwę elektrdy dniesienia. Zmiana przepływu prądu w pracującym bwdzie wywłuje zmianę ptencjału elektrdy pracującej. Wartść nadptencjału wyznacza się z różnicy ptencjałów zmierznych przy i bez przepływu prądu w bwdzie pracującym. str. 3

CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest wyznaczenie krzywej prąd napięcie (metdą galwanstatyczną) raz wyznaczenie stałych i równania Tafela. APARATURA Zasilacz prądu stałeg Miliwltmierz cyfrwy Mieszadł magnetyczne Uchwyty d elektrd Anda platynwa, katda platynwa pwierzchni A = 0.8077 cm 2 Nasycna elektrda kalmelwa (NEK) Kmplet przewdów SZKŁO Zlewka na 100 ml ODCZYNNIKI Rztwór H 2 SO 4 0.1 M Rztwór NaOH 0.1 M WYKONANIE Zmierzyć zależnść ptencjału elektrdy platynwej d natężenia prądu w zakresie 0.2-5.0 ma dla rztwrów 0.1 M H 2 SO 4 i 0.1M NaOH, zmieniając natężenie prądu c 0.2 ma. Wyniki ująć w tabeli: i [ma] E [ mv] j [ma/cm 2 ] E wzgl.h2 [mv] η [mv] 1. Obiczyć wartści ptencjałów w skali wdrwej, wiedząc, że ptencjał elektrdy kalmelwej wynsi w skali wdrwej: 0.274 V: E wzg. H2 (w skali elektrdy wdrwej) = E (w skali elektrdy kalmelwej) 0,274V 2. Obliczyć nadptencjał wydzielania wdru z równania (1). Ptencjał spczynkwy bliczyć z równania Nernsta. Stężenie jnów wdrwych w rztwrze kwasu przyjąć jak równe nrmalnści kwasu (np. dla H 2 SO 4 0.1 N stężenie jnów [H ] wynsi 0.1 mla/dm 3 ). Dla rztwru NaOH stężenie jnów [H ] bliczyć z ilczynu jnweg wdy. [H ][OH - ] = 10-14 (ml/dm 3 ) 2 OPRACOWANIE WYNIKÓW 1. Na pdstawie wartści η i sprządzić wykres zależnści = f(η) 2. Znaleźć prstliniwy dcinek wykresu i wyliczyć z dpwiadających mu wartści stałe w równaniu Tafela. str. 4

Wzór tabeli i schematu pracwania.. Wydział. Kierunek Studia niestacjnarne Imię i Nazwisk studenta... Data wyknywania ćwiczenia: Nr grupy: Nr zespłu:... Nr ćwiczenia:. Nazwisk Prwadząceg: 1. Temat ćwiczenia: 2. Cel ćwiczenia: 3. Pmiary: 4. Obliczenia: 5. Wykresy: 6. Wniski: str. 5