ЭДС электрохимических цепей

Выполнение работы начинают с приготовления растворов заданных составов путем отбора при помощи бюретки соответствующего количества исходного раствора электролита с концентрацией 1 моль× л^-1 и разбавления его в мерной колбе объемом 100 мл.

Поверхность металлического электрода обрабатывают тонкой наждачной бумагой до равномерного блеска, промывают дистиллированной водой, обтирают фильтровальной бумагой и промывают в этиловом спирте для обезжиривания.

Затем собирают полуэлемент, для чего промывают сосуддистиллированной водой, ополаскивают его раствором, который будет служить электролитом, и плотно закрывают пробкой, в которую вставлен электронный проводник. Надевают грушу на патрубок, открывают кран, выдувают из груши воздух и закрывают кран. Погрузив сифон в стакан с раствором электролита, открывают кран и засасывают электролит в сосуд, следя за тем, чтобы в сифоне не было пузырьков воздуха, после чего закрывают кран. Если полуэлемент собран герметично, то капли электролита на кончике сифона не образуются. При некачественной сборке полуэлемента электролит из сосуда будет вытекать. В качестве электрода сравнения применяют хлорсеребряный электрод. Солевой мостик представляет собой изогнутую трубку, заполненную гелем, на основе раствора электролита, например, хлорида калия, содержащим желатин или агар-агар. Если по каким-то причинам применение KCl невозможно, например, в случае контактирования мостика с электролитом, содержащим соли серебра, что привело бы к образованию осадка хлорида серебра, то используют мостик, заполненным гелем, содержащим, например, раствор нитрата аммония.

Для измерения потенциала металлического электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения составляют электрохимическую цепь из исследуемого электрода и электрода сравнения, которую, схематично можно изобразить следующим образом:

(-) Zn | Zn²⁺ || KCl | AgCl, Ag (+), (Б.8)

где две вертикальные линии обозначают солевой мостик.

При составлении электрохимической цепи (Б.8), сифон полуэлемента погружают в стакан с раствором электролита, которым заполнен полуэлемент, хлорсеребряный электрод погружают его в стакан с насыщенным раствором хлорида калия и соединяют электролиты солевым мостиком. Подключают к концам цепи (Б.8) потенциометр или вольтметр с высоким входным сопротивлением (10⁹ – 10¹² Ом) и измеряют электродвижущую силу (ЭДС) цепи (Б.8).

При составлении электрохимической цепи, например (Б.7), сифон полуэлемента погружают в стакан с раствором электролита, которым заполнен полуэлемент, хлорсеребряный электрод погружают его в стакан с насыщенным раствором хлорида калия и соединяют электролиты солевым мостиком. Подключают к концам цепи (Б.7) потенциометр или вольтметр и проводят измерение ЭДС.

Обозначив один из электродов цифрами I, II, III, а другой цифрами IV, V, VI, а электрод сравнения буквой Э, можно записать цепи, для которых измеряется ЭДС:

I + Э II + Э III + Э

IV + Э V + Э VI + Э

I + IV II + IV III + IV

I + V II + V III + V

I + VI II + VI III + VI

При измерении ЭДС необходимо записывать знак потенциала исследуемого электрода относительно электрода сравнения и знак потенциала одного электрода относительно другого. Зная потенциал хлорсеребряного электрода относительно стандартного водородного электрода сравнения, рассчитывают потенциалы исследуемых электродов относительно СВЭ и сравнивают полученные значения потенциалов с величинами, рассчитанными по уравнению Нернста.

Для электродов, которые могут быть применены в этой работе, стандартные потенциалы имеют следующие значения:

.