เซลล์ความเข้มข้น

การสร้างแรงดันไฟฟ้าจากความแตกต่างของความเข้มข้น

Electrochemistry Advanced (University) 45 นาที ~$18.00

วัตถุประสงค์

สร้างเซลล์ความเข้มข้นโดยใช้ครึ่งเซลล์ทองแดงที่ความเข้มข้นต่างกันและตรวจสอบการทำนายสมการเนิร์นสต์สำหรับศักย์ไฟฟ้าเซลล์

ความเป็นมา

A concentration cell generates voltage from the difference in concentration between two otherwise identical half-cells. According to the Nernst equation, the EMF depends on the logarithm of the concentration ratio. This experiment demonstrates that even without different metals, a potential difference arises from entropy-driven mixing.

คำเตือนด้านความปลอดภัย

  • Copper sulfate is toxic
  • Wear gloves when handling solutions

อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่จำเป็น

goggles gloves lab_coat

วัสดุ

  • Copper(II) sulfate (CuSO₄) (200 mL total)
    Prepare 0.01M and 1M solutions
  • Copper strips (2) (2 pieces)
    Identical, sanded clean
  • Potassium nitrate salt bridge (1)
    Saturated KNO₃ in agar

อุปกรณ์

Two 250 mL beakers High-impedance voltmeter Wires with alligator clips Sandpaper Volumetric flasks

ขั้นตอนปฏิบัติ

1

Prepare two CuSO₄ solutions: 100 mL of 1.0M and 100 mL of 0.01M.

5 นาที Wear gloves
2

Sand both copper strips until shiny and rinse with distilled water.

3 นาที
3

Pour the dilute (0.01M) CuSO₄ into one beaker and the concentrated (1.0M) into the other.

2 นาที
4

Place one copper strip in each beaker. Connect with the salt bridge.

3 นาที
5

Connect the voltmeter. The dilute side is the anode (negative terminal). Measure the EMF.

5 นาที
6

Calculate the predicted EMF using the Nernst equation: E = (RT/nF) ln(C_high/C_low) = (0.0257/2) ln(100) = 0.059 V at 25°C.

5 นาที
7

Compare measured and theoretical values. Discuss sources of deviation.

5 นาที

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง

The cell should produce approximately 0.05-0.06 V. The Nernst equation predicts E = (0.02569 V / 2) x ln(1.0/0.01) = 0.059 V at 25°C. Measured values may be slightly lower due to junction potentials.

การทำความสะอาด

Dispose of copper sulfate waste in designated containers. Rinse and store copper strips. Clean salt bridge.

รายละเอียด

หมวดหมู่
Electrochemistry
ระดับความยาก
Advanced (University)
ระยะเวลา
45 นาที
ค่าใช้จ่ายโดยประมาณ
$18.00
ขั้นตอน
7
วัสดุ
3

การทดลองเพิ่มเติม

การชุบด้วยไฟฟ้าด้วยทองแดง 60 min การตรวจสอบอนุกรมกิจกรรม 30 min การวัดศักย์ไฟฟ้าเซลล์โวลตาอิก 60 min การสร้างเซลล์ดาเนียล 45 min แบตเตอรี่มะนาว 20 min วิธีป้องกันสนิม 30 min อิเล็กโทรลิซิสของคอปเปอร์ซัลเฟต 50 min อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ 40 min

Frequently Asked Questions

What is the objective of เซลล์ความเข้มข้น?
สร้างเซลล์ความเข้มข้นโดยใช้ครึ่งเซลล์ทองแดงที่ความเข้มข้นต่างกันและตรวจสอบการทำนายสมการเนิร์นสต์สำหรับศักย์ไฟฟ้าเซลล์
How difficult is เซลล์ความเข้มข้น?
This experiment is rated as Advanced (University). It takes approximately 45 minutes to complete.
What safety precautions are needed for เซลล์ความเข้มข้น?
Key safety precautions include: Copper sulfate is toxic; Wear gloves when handling solutions.
What materials are needed for เซลล์ความเข้มข้น?
The main materials required are: Copper(II) sulfate (CuSO₄), Copper strips (2), Potassium nitrate salt bridge.
What results should I expect from เซลล์ความเข้มข้น?
The cell should produce approximately 0.05-0.06 V. The Nernst equation predicts E = (0.02569 V / 2) x ln(1.0/0.01) = 0.059 V at 25°C. Measured values may be slightly lower due to junction potentials.