Методика измерения эдс гальванического элемента.

ЭДС гальванического элемента - термодинамическая величина, ее необходимо измерить в условиях отсутствия тока, т.к. в противном случае в исследуемой системе происходит необратимые электрохимические процессы и поляризация электродов, т.е. изменение электродных потенциалов вследствие изменений концентраций промежуточных продуктов, а также концентраций исходных веществ и конечных продуктов электродной реакции.

Измерить ЭДС гальванического элемента можно методом компенсации потенциала или непосредственно.

При использовании метода компенсации внешним источником напряжения (потенциостатом) (1) рис.4, подбирается напряжение равное по величине ЭДС исследуемой системы.

В этом случае ток, проходящий через гальванический элемент равен нулю, что подтверждается показаниями высокочувствительного ноль-гальванометра. Для того, чтобы вначале измерения (когда на потенциостате выставлено произвольное значение потенциала) ток, проходящий через исследуемую систему не привел бы к выше упомянутым необратимым процессам, последовательно с ноль-гальванометром (2) включают, ограничивающий резистор (4).

Непосредственно ЭДС гальванического элемента можно измерить высокоомным вольтметром, входное сопротивление которого не менее 10⁹-1-¹² Ом.

Например, рН метр. В данном случае ток, проходящий через исследуемый элемент не превысит 10^-9А. При столь малых значениях тока, доля электрохимических процессов и степень поляризации электродов ничтожно мала или можно пренебречь.

Практическая часть.

Задача исследования - измерение температурного коэффициента электродных потенциалов в гальваническом элементе.

Приборы и материалы: установка для измерения ЭДС с точностью 0,1 мВ (катодный вольтметр или компаратор), термостат, исследуемый элемент.

Изучаемые элементы приготавливают непосредственно перед опытом.

1. Элемент Якоби-Даниеля. Для приготовления элемента берут два стаканчика, один из которых заполняется раствором CuSO₄, другой - раствором ZnSO₄. Электродами служат медная и цинковая пластины.

Стакан соединяют между собой электролитическим ключом, заполненным насыщенным раствором KCl.

2. Элемент Бугарского. Представляет собой следующую электрохимическую систему:

Hg/Hg₂Cl₂, 0,01vKCl//0,01 v KOH, Hg₂O/Hg

Hg₂Cl₂+2KOH=Hg₂O+2KCl+2KCl+H₂O-Q_p

Эта реакция эндотермическая, следовательно она не может быть токообразующей. Данный элемент забирает тепло из окружающей среды не только для получения электрической энергии, но и для протекания в нем химической реакции. Элемент составляют из двух полуэлементов сантинормального каломельного:

Hg/Hg₂Cl₂, 0,01мCl

0,01м закиснортутного: Hg/Hg₂O, 0,01м KOH.

Промежуточным раствором служит 1н раствор KNO₃, которым заполняется электролитический ключ.

Работа сводится к определению ЭДС изучаемых элементов при нескольких заданных температурах. Для этого приготовленный элемент помещают в термостат и выдерживают при заданной температуре 25-30 минут. Измеряют ЭДС при различных, отличающихся друг от друга на 5-7⁰ температурах, в интервале 20-50⁰С.

Используя измеренные величины ЭДС, подсчитывают температурный коэффициент Е/Т, пользуясь уравнением (3), (6) определяют максимальную работу и тепловой эффект токообразующей реакции. Результаты свести в таблицу (1).

Таблица 1.

№	t^0C	Т	Е	Е/Т	A=zFE, Дж	A=0,239zFE, кал	Qp, кал

По полученным результатам строят кривую ЭДС от температуры.