2. Проведение лабораторной работы

Цель работы: определение электродных потенциалов некоторых металлов в растворах электролитов, а также возможность применения уравнения Нернста для равновесных потенциалов.

Приборы и материалы:

− pН − метр типа pН − 340;

− растворы электролитов;

− хлорсеребряный электрод сравнения;

− электролитический мостик;

− коаксиальный кабель;

− раствор КС1;

− рабочие электроды согласно заданию;

− стеклянные стаканы.

Описание работы: электроды, потенциал которых необходимо измерить, зачищают наждачной бумагой (кроме алюминия)и протирают фильтровальной бумагой смоченной в бензине. После этого электроды закрепляют в клеммах, установленных в изолирующих пластинках (рисунок 1).

Для измерения потенциалов собирают гальваническую цепь ( рис.1 ) из исследуемого электрода, опущенного в соответствующий электролит, и хлорсеребряного электрода, помещенного в насыщенный раствор КС1, соединив их растворы сифоном, заполненным насыщенным раствором КО. Величина ЭДС составленного гальванического элемента одновременно является электродным потенциалом исследуемого металла по отношению к хлорсеребряному электроду.

Измерение ЭДС составленных гальванических элементов производят, поочередно опуская рабочие электроды в раствор и подключая их к pH метру.

Порядок проведения измерения:

− подсоединить прибор к сети /~220 В/;

− включить прибор с помощью ручки 6 (рисунок 2), повернув ее по часовой стрелке, и при этом должна загореться контрольная лампочка;

− собрать гальванический элемент из электрода сравнения и рабочего электрода согласно рисунку 1;

− подключить хлорсеребряный электрод к клемме «всп» на штативе;

− подключить измеряемый электрод к клемме «изм» на штативе;

− переключатель 2 (род работ) поставить в положение «+мВ» или «-мВ»;

− переключатель 5 (размах) поставить в положение «1500 мВ» и определить приблизительно величину ЭДС (отсчет показаний вести по нижней шкале, умножая значения шкалы на 100);

− переключатель 3 (пределы измерений) поставить на нужный диапазон, которому соответствует величина ЭДС, измеренная по грубой шкале;

− переключатель 5 (размах) поставить r положение «300 мВ» и произвести отсчет показаний.

Рисунок 1 - Схема установки для измерения электродных потенциалов

металлов: 1 − pH - метр, 2 −контактная клемма, 3 − изолирующая пластина, 4 − электролитический мостик, 5 − хлорсеребряный электрод сравнения, б− раствор КС1, 7 − стеклянный стакан, 8 − рабочий электрод, 9 − рабочий раствор, 10 − коаксиальный кабель.

Отсчет показаний на одном из узких диапазонов ( −1 ÷ 2; 2 ÷ 5; 5 ÷ 8; 8 ÷ 11; 11 ÷ 14 ) необходимо производить но верхней шкале показывающего прибора, руководствуясь цифрами верхней шкалы и положением переключателя 3 (пределы измерений). Отсчитанные на любом диапазоне измеренные показания переводятся в милливольты путем умножения их на 100.

Верхняя шкала показывающего прибора имеет пределы от «О» до «3», что соответствует диапазону измерений в 300 мВ. В зависимости от положения переключателя 5 (пределы измерений) отметка «0» верхней шкалы соответствует значениям -100, +200, 500, 800 и 1100 мВ. а отметка «3» соответствует значениям +200, 500, 800, 1100, 1400 мВ. Таким образом, ширина интервала по всей шкале на всех диапазонах сохраняется одинаковой и равной 300 мВ, а значения цифр шкалы изменяются в зависимости от положения переключателя 5 (пределы измерений). Это видно и из таблицы 1.

После определения величины потенциала электрод отключают от измерительной системы и промывают дистиллированной водой, а затем погружают в стакан с другим рабочим раствором и ведут измерения таким же образом.

Для изучения кинетики измерения потенциалов исследуемых металлов измеряют их начальные потенциалы сразу же после погружения образцов в электролиты, затем спустя 25 минут от начала опыта и вновь спустя 50 минут от начала. Величины измеренных потенциалов с учетом их знаков заносят в таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты проведенных измерений

Металл	Электролит	Потенциал по хлорсеребряному электроду, мВ			Потенциал по водо­родному электроду, мВ
		Нач.	Через 25 мин.	Через 50 мин.	Нач.	Через 25 мин.	Через 50 мин
1	2	3	4	5	6	7	8

Оформление результатов работы: опытные данные представляются в виде заполненной таблицы 2, а также в виде графиков, которые строятся в координатах экспериментальный потенциал по водородному электроду - логарифм активности ионов металла в электролите и рассчитанный потенциал по формуле 4 от логарифма активности ионов металла в электролите. Данные графические зависимости строятся только для равновесных потенциалов.

3. Контрольные вопросы

1. Какой потенциал называется стандартным?

2. Что такое равновесный потенциал?

3. Какой потенциал называется стационарным необратимым?

4. Уравнение Нернста, и для каких потенциалов оно применяется?