Контрольні запитання

1. Різні формулювання другого закону термодинаміки.

2. Що таке приведена теплота, чи її зміна є функцією стану?

3. Ентропія, одиниці вимірювання.

4. Чи є функцією стану ентропія?

5. Як змінюється ентропія та інформація організму у процесі росту?

6. Молекули розміщені в посудині, розділеній посередині перегородкою ─ у якому випадку ен­тропія системи буде мінімальною?

7. Інформація, одиниця вимірювання інформації, її визначення.

8. Закон збереження інформації.

9. Формула Больцмана для ентропії.

10. Що таке термодинамічна ймовірність?

11. Як змінюється з ча­сом ентропія та інформація мертвого організму?

12. Молекули розміщені в посудині, розділеній посере­дині перегородкою ─ у якому випадку інформація системи буде максимальною?

Лабораторна робота №8 визначення концентрації іонів no3 за допомогою іонселективних електродів.

Мета: Навчитись користуватись іономіром, перевірити справедливість рівняння Нернста для мембранного потенціалу, визначити стандартний електродний потенціал, число Фарадея та заряд електрона.

Теоретичний вступ

Електрохімічний потенціал (молярний) речовини у розчині:

μ⁰ – стандартний хімічний потенціал 1-молярного розчину,

n – молярна концентрація речовини у розчині, [n]=моль/л,

n₀ =1 моль/л.

Якщо по обидва боки мембрани концентрація іонів різна, то між фазами виникає різниця хімічних потенціалів. У випадку, якщо мембрана проникна тільки для одного типу іонів, ці іони проникають із фази з більшою концентрацією у фазу з меншою концентрацією, створюючи різ­ницю електричних потенціалів між ними. Перехід іонів буде відбуватись доти, поки між фазами не вирівняються електрохімічні потенціали:

Тут індекс e відноситься до зовнішнього середовища, а індекс і – до вмісту клітини.

Звідси одержуємо рівняння Нернста для мембранного потенціалу:

Для одновалентних позитивних іонів при 20°C рівняння Нернста:

(тут мембранний потенціал у мВ).

Рівняння Нернста для потенціалу іонселективного електрода:

де ,

φ₀ – стандартний електродний потенціал.

Як бачимо, потенціал іонселективного електрода лінійно залежить від рNO₃ розчину. Кутовий коефіцієнт називається крутизною електродної характеристики. Звідси можна обчислити число Фарадея, тобто заряд одного моля однозарядних іонів, та елементарний заряд, якщо врахувати, що F=eN_A, де N_A=6,02·10²³ моль^─1 ─ число Авогадро.

Прилади і матеріали

1. Іономір лабораторний И-160М.

2. Іонселективний електрод ЭЛИС-121NO₃.

3. Електрод порівняння.

4. Термокомпенсатор.

5. Лабораторний посуд: хімічні склянки, колби, пробірки, мензурки.

6. Циліндр мірний з носиком.

7. Термометр.

8. Розчини KNO₃

9. Дистильована вода.

10. Фільтрувальний папір.

Порядок виконання роботи

1. Помістити в досліджуваний розчин №4 іонселективний електрод, електрод порівняння та термокомпенсатор.

2. Під’єднати їх до іономіра.

3. Ввімкнути іономір.

4. Виставити номер каналу вимірювання – «5» та автоматичний вид термокомпенсації.

5. Визначити за допомогою термометра або термокомпенсатора температуру розчину і записати її.

6. Переключити іономір на визначення молярної концентрації розчину, для чого:

1. натиснути кнопку “РЕЖИМ”;

2. вибрати режим “УСТАНОВКА”;

3. вибрати одиницю вимірювання “моль/л”;

4. двічі натиснути кнопку “РЕЖИМ”.

7. Записати результат в таблицю.

8. Переключити іономір на визначення рNO₃ розчину, для чого:

1. натиснути кнопку “РЕЖИМ”;

2. вибрати режим “УСТАНОВКА”;

3. вибрати одиницю вимірювання “рХ”;

4. двічі натиснути кнопку “РЕЖИМ”.

9. Записати результат в таблицю.

10. Переключити іономір на визначення електричного потенціалу розчину, для чого:

1. натиснути кнопку “РЕЖИМ”;

2. вибрати режим “УСТАНОВКА”;

3. вибрати одиницю вимірювання “mV”;

4. натиснути кнопку “РЕЖИМ”.

11. Записати результат в таблицю.

№ розчину	конц., ммоль/л	lg(конц)	рNO3	Δφ, мВ
4
3
2
1

12. Повторити всі вимірювання послідовно для розчинів №3, №2, №1.

13. Ретельно промити стаканчик, електроди і термокомпенсатор у проточній та дистильованій воді.

14. Обчислити десяткові логарифми концентрацій, перед тим перетворивши одиниці вимірювання в моль/л, і записати результати в таблицю.

15. Побудувати графік залежності мембранного потенціалу від рNO₃ розчину та апроксимувати його прямою.

16. З графіка визначити стандартний електродний потенціал як точку перетину прямої з віссю потенціалу.

17. З графіка визначити крутизну електродної характеристики як відношення катетів прямокутного трикутника, побудованого на прямій.

18. Обчислити число Фарадея та елементарний заряд.

19. Зробити висновки.