Elektrokémia labor beugró

BME VBK fizikai kémia labor egyensúlyi elektrokémia beugró

1. Hogyan csoportosíthatók az elektrokémia cellák? Jellemezze őket 1-1 mondatban!

Galváncella: Olyan elektrokémiai rendszer, amely önként végbemenő kémiai reakció energiáját elektromos energiává alakítja át.
Elektrolizáló cella: Külső áramforrás hatására kémiai átalakulás következik be.

2. Rajzolja fel a Daniell-elemet!

3. Mit nevezünk a galvánelem kapocsfeszültségének?

Az a nem nulla feszültség, amit a galvánelemhez kapcsolt feszültségmérő mér a galvánelem két pólusa között, ha a külső ellenállás nem nulla.

4. Definiálja az elektromotoros erőt!

Az a feszültség, amit akkor mérünk, ha a külső terhelés elhanyagolható (külső ellenállás és feszültségmérő belső ellenállása végtelen), és a galvánelem minden része TD-i egyensúlyban van.

5. Mit nevezünk elektrokémiai potenciálnak?

µ=µ+zFφ
µ a kémiai pot. [J/mol]
z a töltésszám [-]
F a Faraday állandó, 96485 [C/mol]
φ az elekt. pot. a fázis belsejéban [V=J/C]

6. Írja fel a Daniell-elem két elektródja között mérhető potenciálkülönbséget a cella elektromotoros erejének ismeretében

E=ε(jobb oldali félcella) - ε(baloldali félcella)=(µ_ox2-µ_red2)/z₂F - (µ_ox1-µ_red1)/z₁F

7. Rajzolja fel a galvánelem általános felépítését!

8. Hogyan adható meg galvánelem elektromotoros ereje?

E=ε(jobb oldali félcella) - ε(baloldali félcella)=(µ_ox2-µ_red2)/z₂F - (µ_ox1-µ_red1)/z₁F

9. Írja fel a Nernst-egyenletet!

ε=(µ⁰_ox-µ⁰_red)/zF + (RT/zF)*ln(a_ox/a_red)=ε⁰ + (RT/zF)*ln(a_ox/a_red)

10. Milyen feltételeknek kell teljesülnie, hogy a mért cellapotenciál azonosítható legyen az elektródpotenciállal?

Referenciaelektród a standard hidrogénelektród legyen, a rendszer TD-i egyensúlyban legyen, és adott T-en a redox rendszer és a referencia közti potenciálkülönbséget csak az oxidált és redukált forma koncentrációinak aránya befolyásolja

11. Mit nevezünk cellapotenciálnak?

A kísérletek során mért potenciált

12. Mit nevezünk terhelésmentes mérésnek?

Azt, amikor a cellában eredetileg folyó árammal szemben akkora feszültséget kapcsolunk, hogy mégsem folyik áram, és így mérünk. Ekkor a rendszer egyensúlyban van, és a szembekapcsolt feszültség (-1)-szerese a két elektród közti potenciálkülönbség

13. A Nernst-egyenlet koncentrációkkal kifejezett formája mely esetekben alkalmazható?

Akkor, amikor a közepes aktivitási együttható állandó

14. Mi a diffúziós potenciál és hogyan küszöbölhető ki?

Az a potenciálkülönbség, amely olyan foly. fázisok határán alakul ki, melyekben eltér az oldott elektrolitok minősége és/vagy koncentrációja. Emiatt külső ionvándorlás alakul ki eltérő sebességgel és/vagy mennyiségben, a kationok és anionok kicsit szeparálódhatnak, ezt a diffúzió próbálja kiegyenlíteni.
Mo.: Nagyon kicsire csökkenthető, ha a fázishatárra (katódtér és anódtér foly.fázisai közé) olyan elektrolit cc. oldatát helyezzük, melyben a kationok és anionok mozgékonysága közel megegyezik

15. Mit nevezünk sóhídnak?

Anódtér és katódtér foly. fázisai közé tett tömény elektrolitoldat, melyben a kationok és anionok mozgékonysága közel megegyezik. A mérésünk esetén ez tömény KCl-o-tal töltött kocsonya

16. Rajzolja fel Nernst-egyenlet érvényességi tartományának meghatározásához összeállított galváncellát

17. A Nernst-egyenlet érvényességi tartományának meghatározásához vizsgálandó reakcióban szereplő komponensek elektrolitbeli aktivitását mely reakció egyensúlya befolyásolja még?

I2+I- ↔ I3-

18. Melyik redoxirendszereket vizsgálja a gyakorlat során, és milyen adatokat határoz meg a méréseiből?

I2/I- elektród és kénhidron elektród → I2/I- elektród a koncentrációk mely tartományában követi a Nernst egyenletet, + ε⁰ meghatározása
K3[Fe(CN)6] ill. K4[Fe(CN)6] tart. oldatok + kombinált redoxelektród, mért feszültségekből kiszámoljuk a K3[Fe(CN)6] és K4[Fe(CN)6] oldatok elegyedési entrópiáját és szabadentalpiáját (algebrai és grafikus úton is)

19. Milyen fontosabb részekből áll egy kombinált redoxelektród és mi az egyes részek szerepe?

Referencia elektród (viszonyítási alap, potenciálja a mérés során nem változik), és redoxpotenciál mérésére alkalmas platinaelektród, kerámiaszűrő (biztosítja, hogy a két félcella zárt áramkörben érintkezzen)