Le potentiel d'une cellule électrochimique est souvent évaluée en fonction du potentiel standard, la tension par rapport à une électrode d'hydrogène dans des conditions standard (toutes les concentrations sont 1 molaire, tous les solides et les liquides sont purs, la pression est de 1 bar, etc.). La modification de ces conditions va changer la tension de la cellule. Changer la température, par exemple, peut changer la tension, mais ceci est peu pratique pour la plupart des applications. Modification des concentrations est peut-être une meilleure façon. L'expérience suivante va vous démontrer comment cela fonctionne.
Instructions
1 Mettez vos gants et des lunettes de lunettes / de sécurité. Gardez-les sur le reste de l'expérience.
2 Dissoudre 6,3 g de sulfate de cuivre dans 50 ml d'eau dans un bêcher, puis dissoudre 6,5 g de sulfate de zinc dans 50 ml d'eau dans l'autre.
3 Ajouter 100 ml de KNO3 à la troisième bêcher et l'amener presque à ébullition sur une plaque chauffante. Éteignez la plaque chauffante.
4 Ajouter 2 g de poudre d'agar-agar à la solution de KNO3 et remuer pour dissoudre.
5 Remplir rapidement mais soigneusement l'envers tube en U avec une solution d'agar / KNO3, en laissant environ un huitième de pouce de l'espace aérien aux deux extrémités.
6 Une substance tampon de coton dans les deux extrémités du tube en U; assurez-vous qu'un peu de coton dépasse des extrémités. Versez un peu de la solution d'agar / KNO3 sur cet excès de coton.
7 Laisser le tube en U refroidir jusqu'à ce que son contenu a solidifié.
8 Invertir le tube en U de telle sorte que l'une des extrémités se trouve dans chacune des deux béchers - le récipient de sulfate de zinc et le récipient de sulfate de cuivre - que vous avez préparé précédemment.
9 Nettoyer la surface de votre bande de zinc et votre bande de cuivre avec du papier de verre. Il n'y a pas besoin de les frotter jusqu'à ce qu'ils usent; juste un frottement rapide sera suffisant.
dix Trempez la bande de zinc dans la solution de sulfate de zinc et la bande de cuivre dans la solution de sulfate de cuivre.
11 Connecter les deux fils du voltmètre aux deux bandes. Assurez-vous que vous lisez une tension positive. Si vous lisez une tension négative, vous devez inverser les fils. Si vous ne lisez pas toute tension, double-vérifier toutes les étapes que vous avez effectuées à ce jour pour vous assurer que vous les avez fait correctement.
12 déconnecter temporairement les pistes et ajouter encore quelques grammes de sulfate de cuivre dans le bécher de cuivre. Remuez pour dissoudre.
13 Rebranchez le voltmètre. La tension devrait avoir augmenté.
Conseils et avertissements
- La tension d'une cellule électrochimique est donnée par l'équation de Nernst, E = Es - (RT / nF) ln Q. Ici, E est le potentiel de cellule, Es est le potentiel de la cellule dans des conditions standard, R et F sont des constantes, T est la température, n est le nombre de moles d'électrons transférés par la réaction, et Q est le quotient de la réaction. Pour une cellule / cuivre de zinc, Q = concentration d'ions zinc / concentration des ions cuivre. Notez que si vous augmentez la concentration des ions de zinc tout en maintenant le cuivre constant, vous diminuerez la cellule potentielle; si vous augmentez la concentration d'ions de cuivre tout en maintenant constante de zinc, d'autre part, vous allez augmenter le potentiel cellulaire.