მინი ელექტროლიტური უჯრედი: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

მე ვმუშაობ ამ პროექტზე ჩემი ინსტრუმენტული ქიმიის კურსისთვის. ჩემი მიზანი იყო მარილის წყალში კათოდის მიერ გამოვლენილი ძაბვის გაზომვა. მე შევასრულე დაახლოებით 6.6 მ მარილიანი წყლის სტანდარტული დამატება, 1 მლ ინექციით სამკურნალო შპრიცის გამოყენებით.

მარაგები

• მოცულობის გასაზომად დამთავრებული ცილინდრი, მოცულობითი პიპეტი, მიკროპიპტერი და სხვა. მე გამოვიყენე სამკურნალო შპრიცი 0,2 მლ მარკირებით.
• მიკროპროცესორი, ანუ არდუინოს მოწყობილობა
• მამრობითი და მამრობითი სქესის მავთულის ასორტიმენტი
• ორი ალიგატორის კლიპი
• პურის დაფა
• 10 კომის რეზისტორი ან მსგავსი ძაბვის გამყოფისთვის
• ჭურჭელი ელექტროლიზისთვის. მე გამოვიყენე ძველი სანელებლების ქილა და ეს საკმაოდ კარგად მუშაობდა
• ორი ქაღალდის სამაგრები კათოდისა და ანოდის ელექტროდების დასამზადებლად. მე ასევე ვჭრი ჩალას ნაწილებად მხოლოდ იმისათვის, რომ ჩემი ელექტროდები უფრო საიმედოდ დავიჭირო ადგილზე და ხელი შეუშალოს მათ ერთმანეთთან ან მინასთან შეხებაში.
• სუფრის მარილი (NaCl)
• Ონკანის წყალი

ნაბიჯი 1: მოამზადეთ თქვენი მარილის ხსნარი

მე ვიყენებ სუფრის კოვზებს მარილის რაოდენობის გასაზომად და საზომი ჭიქა 50 მლ მარკირებით წყლის გასაზომად მარილის ხსნარის დამზადებისას. მე გამოვიყენე იოდირებული მარილი ბრენდის სამყურა ველიდან. გავზომე 3 სუფრის კოვზი მარილი, დავამატე მარილი საზომი ჭიქაში და გავავსე საზომი ჭიქა 250 მლ ონკანის წყლით. 1 ამერიკული კოვზი არის დაახლოებით 14.7868 მლ, ასე რომ 3 სუფრის კოვზი არის დაახლოებით 44.3604 მლ. ნატრიუმის ქლორიდის სიმკვრივეა 2.16 გ/სმ^3. გავამრავლე მოცულობა და სიმკვრივე NaCl– ის მასის დასადგენად, რომელიც იყო 95,82 გ. NaCl– ის მოლური მასა არის 58,44 გ/მოლი, ამიტომ NaCl– ის მოლები იყო 1,64 მოლი. 1.64 მოლი გაყოფილი 250 მლ -ის მთლიანი მოცულობით ან 0.250 ლ -ით მოჰყვა 6.56 მ NaCl ხსნარი. ასე მოვიქცეოდი მარილის ნიმუშის კონცენტრაციის საპოვნელად, თუ თქვენ არ გექნებათ რაიმე აღჭურვილობა თქვენს განკარგულებაში.

ნაბიჯი 2: ელექტროქიმიური უჯრედის დაყენება

• როგორც უკვე ვთქვი, მე გამოვიყენე სანელებლების ქილა, რომლის ზედა ნაწილში საკმაოდ ფართო ხვრელებია, რათა მარილიანი წყალი შევიტანო სამკურნალო შპრიცით. ნებისმიერი ტიპის ჭურჭელი უნდა მუშაობდეს, მაგრამ უმჯობესია შეძლოთ თქვენი ელექტროდების და ხსნარის შეჩერება და მათი პოზიციონირება იქ, სადაც ისინი არ შეეხებიან ერთმანეთს ან კონტეინერის კედლებს.
• ორი ქაღალდის სამაგრები გავხსენი და გავასწორე, რომ ჩემი კათოდი და ანოდი გამეკეთებინა. მე ასევე გავპრიალე ისინი ქვიშაქვით, რათა დავრწმუნდე, რომ არ არსებობს საფარი, რომელიც იზოლატორის როლს შეასრულებს. მე გავაკეთე პატარა მილები ჩაის მოჭრით მერვეებში. მე გამოვიყენე ჩალის მილები სანელებლების ქილების ხვრელებში, სადაც კათოდი და ანოდი იყო განთავსებული, რათა დარწმუნებულიყავი, რომ ისინი დარჩნენ ადგილზე, როდესაც ალიგატორის სამაგრებს ვამაგრებდი. ვიმედოვნებთ, რომ სურათი დაეხმარება ამის ვიზუალიზაციას.
• უმჯობესია კათოდი და ანოდი იყოს მსგავს სიღრმის დონეზე ხსნარში.
• დაამატეთ წყალი სანელებლების ქილაში, სადაც ელექტროდები ნაწილობრივ არის ჩაძირული წყალში, მინიმუმ სმ წყალში მე ვიტყოდი. თქვენ გინდათ დატოვოთ ადგილი ჭურჭელში, როდესაც მასში მარილის ხსნარს შეიყვანთ.

ნაბიჯი 3: შექმენით თქვენი წრე

• მე გამოვიყენე Adafruit Metro მიკროპროცესორი, მაგრამ ბაზარზე არსებული მიკროპროცესორების უმეტესობა მსგავსია რამდენადაც სხვადასხვა pin პარამეტრები.

• მე დავაყენე სქემა შემდეგნაირად:

  • შეაერთეთ მავთული 5 V. მიამაგრეთ ალიგატორის სამაგრის ერთი მხარე მეორე ბოლოში. მიამაგრეთ ალიგატორის სამაგრის მეორე მხარე თქვენს ერთ ელექტროდზე. ეს იქნება თქვენი ანოდი.
  • შეაერთეთ მავთული A0- თან და შეაერთეთ მეორე ბოლო თქვენს დაფაზე. დაამატეთ კიდევ ერთი მავთული A0- თან და თქვენს დაფასთან დაკავშირებული მავთულის შესაბამისად.
  • შეაერთეთ 10 კჰმ რეზისტორი ამ მავთულზე თქვენს დაფაზე. რეზისტორის მეორე ბოლოში გამოიყენეთ მავთული სისტემის დასაკავშირებლად მიწასთან.
  • შეაერთეთ სხვა მავთული მიწასთან თქვენს მიკროპროცესორზე და მეორე მავთულის გვერდით, რომელიც დაკავშირებულია მიწასთან თქვენს დაფაზე.
  • იხილეთ ფოტოები დასაყენებლად

ნაბიჯი 4: კოდის შედგენა/გადამოწმება და ატვირთვა

მე გამოვიყენე შემდეგი კოდი, რომელიც შენახულია არდუინოს აპლიკაციაზე მაგალითები საფუძვლები წაკითხული ანალოგური ძაბვა. ვიმედოვნებ, რომ ეს მუშაობდა. მონაცემები არ იყო ისე, როგორც ველოდი, რადგან ძაბვა შემცირდა, როგორც მეტი მარილიანი წყალი დაემატა. მე კიდევ ვიფიქრე კოდის დანიშნულებაზე და გადავწყვიტე გამეკეთებინა ძაბვა სისტემაში დამატებული ორიგინალური 5 ვ -დან გამომავალი გამოკლებით. შემდეგ მე გავაკეთე კალიბრაციის მრუდი კონცენტრაციის გამოყენებით (გათვლილი- მომდევნო ეტაპზე ვისაუბრებ) და შესწორებული ძაბვა, რომელიც ახლა გვიჩვენებს ძაბვას, რომელიც იზრდება მარილის დამატებით. თუ ვინმეს გაქვთ რაიმე რჩევა იმის შესახებ, თუ სად შევცდი, გთხოვთ შემატყობინოთ.

საინტერესოა, რომ როდესაც ხსნარიდან ამოვიღებ კათოდს ან ანოდს, სერიულმა მონიტორმა წაიკითხა გამომავალი 5.00 ვ.

ნაბიჯი 5: მონაცემების ანალიზი

• თითოეული ინექციისთვის დამატებული მარილის კონცენტრაცია გამოითვლება თქვენი მარილის ხსნარის მოლარობის ინექციის მოცულობით (ანუ 1 მლ = 0.001 ლ), შემდეგ კი მთლიანი მოცულობით გაყოფით (ასე რომ ვთქვათ თქვენ იწყებთ 250 მლ = 0.250 L, პირველი ინექციის მთლიანი მოცულობაა 0.251 ლ). შემდეგ გამოთვლით კონცენტრაციას (0.001L*მოლარობა)/(მთლიანი მოცულობა ან 0.251 ლ) გაყოფით
• გამოთვალეთ ნიმუშის ხსნარის კონცენტრაცია მარილის ხსნარის ყოველი დამატების შემდეგ.
• ძაბვა გამოვასწორე გამომავალი ძაბვის გამოკლებით საწყისი 5.00 ვ. ამან მომცა კონცენტრაციის დადებითი კალიბრის მრუდი ძაბვის წინააღმდეგ, რომელსაც ველოდი, ვინაიდან ხსნარში ელექტროლიტის დამატებამ უნდა შეამციროს ხსნარის წინააღმდეგობა და დაუშვას მიმდინარეობა უფრო ეფექტურად.
• შენიშვნა: ჩემი გრაფიკებისთვის ხაზოვანი დიაპაზონი საშინელებაა. მე გირჩევთ, რომ მიიღოთ NaCl ხსნარი გაცილებით მცირე კონცენტრაციით ან გამოიყენოთ მცირე ინექციის მოცულობა. ექსპერიმენტის დასაწყისში აღმოვაჩინე მაქსიმუმი.
• სხვა იონური მარილები შეიძლება დაითხოვოს წყალში და გამოიყენოს იგივე პროცედურა. Epsom მარილით მე გავაკეთებდი ცდებს, თუკი მქონდა.

წყაროები:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

ეს გვერდები დამეხმარა იმის გაგებაში, თუ როგორ უნდა ველოდო ძაბვის შეცვლას, როდესაც ელექტროენერგია დაემატება მარილის ხსნარს გაზრდილი კონცენტრაციით.