měření elektrochemického potenciálu
DESCRIPTION
Název a adresa školy: Střední odborné učiliště stavební, Opava, příspěvková organizace, Boženy Němcové 22/2309, 746 01 Opava Název operačního programu: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, oblast podpory 1.5 Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0713 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/1.jpg)
Název a adresa školy: Střední odborné učiliště stavební, Opava, příspěvková organizace, Boženy Němcové 22/2309, 746 01 Opava Název operačního programu: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, oblast podpory 1.5 Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0713Název projektu: Zvyšování klíčových aktivit Předmět, ročník: Elektrická měření, 2. ročník Název sady vzdělávacích materiálů: Metody elektrického měřeníSada číslo: ICT-72BPořadové číslo vzdělávacího materiálu: 06Označení vzdělávacího materiálu: VY_32_INOVACE_ICT-72B-06Téma vzdělávacího materiálu: Měření projevu elektrochemického potenciálu a napětí termočlánku Druh učebního materiálu: Digitální učební materiál, prezentaceAutor: Ing. Karel StachaAnotace: DUM popisuje základní metody a postupy měření elektrické práce; potřebná zařízení - interaktivní pracoviště, kalkulačka, měřicí přístroje, Metodické poznámky: Materiál je vhodný pro učební obory technickéVytvořeno: 15. 6. 2013Ověření ve výuce: 18. 6. 2013
![Page 2: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/2.jpg)
Elektrolyty
Jsou to roztoky, které vedou elektrický proud, např. vodné roztoky kyselin, zásad a solí; dále i taveniny). Vedení proudu elektrolytem umožňují ionty, ve které se rozpadají molekuly rozpuštěné.
Elektrický proud v elektrolytech má podobné vlastnosti jako má elektrický proud při průchodu kovovým vodičem.
V okolí elektrolytu je magnetické pole, elektrolyt se průchodem proudu zahřívá, vzdálíme-li od sebe elektrody, nebo snížíme-li hladinu elektrolytu, proud se zmenší; platí tedy vztah:
kde
l vzdálenost elektrod, S plocha vodiče.
Měření elektrochemického potenciálu
S
lR
![Page 3: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/3.jpg)
Potenciálový rozdíl
Kov, např. zinek, je ponořen do čisté vody. Účinkem silně polárních molekul vody se ionty zinku tvořící krystalovou mříž kovu hydratují, jejich vazba s ostatními ionty se zeslabuje a jisté množství iontů se od kovu odštěpuje a přechází do vody v blízkosti povrchu kovu. Voda se tak nabíjí kladně, destička záporně.Ionty Zn2+ se však nerozptylují po roztoku, neboť jsou záporně nabitým kovem přitahovány zase zpět. Mezi ionty přešlými do roztoku a mezi opačněnabitým kovem vzniká elektrické pole, které brání vnikání dalších iontů kovu do vody. V soustavě vzniká rovnováha, mezi kovem a vodou je potenciálový rozdíl. U různých kovů jsou při této rovnováze různé potenciálové rozdíly a různé koncentrace iontů v roztoku.
Měření elektrochemického potenciálu
![Page 4: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/4.jpg)
Ušlechtilé kovy
Ušlechtilejší kovy uvolňují do roztoku menší počet iontů než kovy méně ušlechtilé, neboť se v nich ionty a valenční elektrony přitahují větší silou. Proto potenciálový rozdíl mezi Cu a vodou je menší než mezi Zn a vodou.
Podobný děj probíhá, když ponoříme kov do roztoku místo do čisté vody.
Kovy, jejichž ionty mají silnou schopnost přecházet do roztoku, nabíjejí se i zde záporně, ale v menší míře než v čisté vodě. Naproti tomu kovy, jejichž ionty mají slabou schopnost se rozpouštět, nabíjejí se kladně, neboť ionty obsažené v roztoku se na kovu vylučují před dosažením rovnováhy rychleji, než nastává přechod iontů z kovu do roztoku.
Měření elektrochemického potenciálu
![Page 5: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/5.jpg)
V-A charakteristika elektrolytického vodiče
Experiment, kdy měříme závislost proudu na elektrickém napětí mezi elektrodami, tj. VA charakteristiku elektrolytického vodiče ukazuje, že nastávají dvě rozdílné situace:
Měření elektrochemického potenciálu
![Page 6: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/6.jpg)
V-A charakteristika elektrolytického vodiče1. Do napětí Ur neprotéká proud, protože na přechodu elektroda elektrolyt vzniká elektrochemický článek, který působí proti elektromotorickému napětí zdroje U.
Měření elektrochemického potenciálu
R
UUI r
Napětí Ur se nazývá polarizační napětí.
![Page 7: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/7.jpg)
V-A charakteristika elektrolytického vodiče2. Na povrchu elektrod a v okolí nenastávají chemické změny. Ohmůvzákon platí.
Měření elektrochemického potenciálu
R
UI
Polarizaci lze odstranit vhodnými látkami, které ruší polarizaci a nazývají se depolarizátory.
![Page 8: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/8.jpg)
Využití jevuElektrochemické článkyČlánky primární nelze po vybití znovu nabít, baterie.Články sekundární lze nabíjet (a vybíjet) opakovaně, akumulátory.Elektrometalurgie Průmyslový obor, který se zabývá výrobou nebo čištěním (rafinací) kovů elektrolýzou.Vysoušení zdí V cihle, maltě, betonu a jiných stavebních materiálech jsou kapiláry, kterými vzlíná voda od základů stavby vzhůru a zvlhčuje stěny zdí. Ve vodě jsou rozpuštěny různé soli, a tak zdivem vlastně vzlíná elektrolyt.Galvanické pokovování Obor, který se zabývá pokovováním povrchů různých kovových předmětů elektrolytickým způsobem.GalvanoplastikaElektrolytický způsob výroby kovových povlaků silných i několik milimetrů.PolarografieElektrochemická analytická metoda založená na měření vzájemné závislosti napětí a proudu při elektrolýze zkoumaného roztoku pomocí polarizované (rtuťové kapkové) a nepolarizované elektrody (prof. J. Heyrovský).
Měření elektrochemického potenciálu
![Page 9: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/9.jpg)
Úkoly1. Změřte elektrochemické napětí mezi dvojicemi kovů.2. Výsledky si zapište do přehledné tabulky s údajem, který kov byl anodou.3. Výsledky překreslete do osy podle ušlechtilosti kovů.4. Který kov byl nejušlechtilejší a který byl nejméně ušlechtilý.5. Jaké největší napětí a mezi kterými kovy jste zjistili?6. Jaké napětí vznikne mezi elektrodami ze stejného kovu?7. Bude vznikat rozdíl potenciálů mezi předměty z drahých kovů ( zlato,
stříbro, apod.)?8. Vyzkoušejte, zda vznikne elektrochemické napětí mezi elektrodami, které
jsou v elektrolytu, ale dotýkají se.9. Vyzkoušejte článek sestavený z kovových mincí, toaletního papíru a jako
elektrolyt použijte sliny.10. Elektrokoroze je nechtěný výskyt elektrolýzy na elektrickém zařízení. Jak
se lze proti němu bránit?
Měření elektrochemického potenciálu
![Page 10: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/10.jpg)
Termoelektrický článekČlánek vznikne pevným spojením dvou konců různých kovů. Když tento konec zahřejeme, na volných koncích se objeví napětí. Toto napětí je úměrné teplotě.
Měření termoelektrického napětí
Průběhy napětí termočlánků v závislosti na teplotě.
![Page 11: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/11.jpg)
Termoelektrický článek
Termoelektrické napětí lze vyjádřit vztahem:
k- konstanta článku
Měření termoelektrického napětí
Tabulka hodnot používaných článků
kU t
Typ termoelektrického článku
Termoelektrické napětí (mV/100°C)
Rozsah teplot(°C)
Cu-konstantan 4,25 -200÷+400
Fe-konstantan 5,37 -200÷+600
NiCr-Ni 5,0 40÷+900
Chromel-alumel 4,8 50÷+1000
![Page 12: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/12.jpg)
Měření termočlánku
1. Nad lihovým kahanem nahřívejte termočlánek a voltmetrem měřte napětí, zjistěte, které místo plamene je nejteplejší.
2. Ve vodní lázni nahřívejte termočlánek, teplotu měřte lihovým laboratorním teploměrem. Pro každou teplotu poznačte napětí.
3. Z naměřených hodnot vyneste charakteristiku termočlánku U=fce(T).
Měření termoelektrického napětí
![Page 13: Měření elektrochemického potenciálu](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081421/568149db550346895db6ff2e/html5/thumbnails/13.jpg)
Doporučená literatura
Zdroje Obrázky, tabulky: archív autora
Elektrotechnická měření. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2002, 255 s. ISBN 80-730-0022-9.