Մինի էլեկտրոլիտիկ բջիջ `5 քայլ

Ես աշխատում էի այս նախագծի վրա իմ գործիքային քիմիա դասընթացի համար: Իմ նպատակն էր չափել աղի ջրի կաթոդով հայտնաբերված լարումը: Ես կատարեցի մոտավորապես 6,6 Մ աղաջրի ստանդարտ հավելում ՝ 1 մլ ներարկումով ՝ օգտագործելով բժշկական ներարկիչ:

Պարագաներ

• Graավալը չափելու համար ավարտված գլան, ծավալային պիպետ, միկրոկտրիչ և այլն: Ես օգտագործել եմ ներարկիչ `0.2 մլ նշումով:
• Միկրոպրոցեսոր, այսինքն ՝ Arduino սարք
• արականից արական և իգականից արական լարերի տեսականի
• երկու ալիգատոր տեսահոլովակներ
• տախտակ
• 10 կոմ դիմադրություն կամ նմանատիպ լարման բաժանարարի համար
• Նավ էլեկտրոլիզի համար: Ես օգտագործեցի հին համեմունքների բանկա, և դա բավականին լավ աշխատեց
• Երկու թղթե ամրակներ `կաթոդի և անոդի էլեկտրոդներ պատրաստելու համար: Ես նաև ծղոտը կտրեցի հատվածների, որպեսզի էլեկտրոդներս ավելի ամուր պահեմ տեղում և թույլ չտամ դրանք դիպչել միմյանց կամ բաժակին:
• Սեղանի աղ (NaCl)
• Tորակի ջուր

Քայլ 1. Պատրաստեք ձեր աղի լուծույթը:

Աղի լուծույթը պատրաստելիս ես օգտագործել եմ ճաշի գդալներ `աղի չափման համար և 50 մլ նշումով չափիչ բաժակ` ջուրը չափելու համար: Ես օգտագործել եմ յոդացված աղ Clover Valley ապրանքանիշից: Ես չափեցի 3 ճաշի գդալ աղ, աղը ավելացրեցի չափիչ բաժակի մեջ և չափիչ բաժակը լցրեցի 250 մլ ծորակի ջրով: 1 ամերիկյան ճաշի գդալ մոտավորապես 14.7868 մլ է, ուստի 3 ճաշի գդալ `մոտավորապես 44.3604 մլ: Նատրիումի քլորիդի խտությունը 2.16 գ/սմ^3 է: Ես բազմապատկեցի ծավալը և խտությունը ՝ որոշելու NaCl- ի զանգվածը, որը 95,82 գ էր: NaCl- ի մոլային զանգվածը 58.44 գ/մոլ է, ուստի NaCl- ի մոլերը 1.64 մոլ էին: 1.64 մոլ բաժանված 250 մլ ընդհանուր ծավալի կամ 0.250 Լ ընդհանուր արդյունքի արդյունքում ստացվեց 6.56 Մ NaCl լուծույթ: Այսպես ես կգնայի ձեր աղի նմուշի կոնցենտրացիան գտնելու դեպքում, եթե ձեր տրամադրության տակ չունենաք որևէ շքեղ սարքավորում:

Քայլ 2: Ստեղծեք էլեկտրաքիմիական բջիջ

• Ինչպես նախկինում ասացի, ես օգտագործեցի համեմունքների բանկա ՝ վերևում բավական լայն անցքերով, որպեսզի ներարկիչով աղի ջուր ներարկեի: Typeանկացած տիպի անոթ պետք է աշխատի, բայց լավագույնն այն է, որ կարողանաք կասեցնել ձեր էլեկտրոդներն ու լուծույթը և կարողանաք դրանք տեղադրել այնտեղ, որտեղ նրանք չեն դիպչում միմյանց կամ տարայի պատերին:
• Ես բացեցի և ուղղեցի երկու թղթե ամրակներ `կաթոդ և անոդ պատրաստելու համար: Ես դրանք հղկեցի նաև հղկաթուղթով, որպեսզի համոզվեմ, որ չկա ծածկույթ, որը հանդես կգա որպես մեկուսիչ: Ես փոքր խողովակներ պատրաստեցի ՝ ծղոտը ութերորդ մասի կտրելով: Ես օգտագործեցի ծղոտե խողովակները համեմունքների բանկաների անցքերում, որտեղ տեղադրված էին կաթոդը և անոդը, որպեսզի նրանք մնան տեղում, երբ ես կցեցի ալիգատորների սեղմակները: Հուսանք, որ նկարը կօգնի դրա պատկերացմանը:
• Լավագույնն այն է, որ կաթոդը և անոդը լուծման մեջ լինեն նման խորության մակարդակում:
• Addուր ավելացրեք համեմունքների տարայի մեջ, որտեղ էլեկտրոդները մասամբ ընկղմված են ջրի մեջ, առնվազն մեկ սմ ջրի մեջ, ես կասեի: Wantանկանում եք ինչ -որ տեղ թողնել նավի մեջ, երբ այն ներարկում եք աղի լուծույթ:

Քայլ 3: Կարգավորեք ձեր սխեմաները

• Ես օգտագործել եմ Adafruit Metro միկրոպրոցեսոր, սակայն շուկայում միկրոպրոցեսորներից շատերը նման են այնքանով, որքանով տարբեր քորոցների տարբերակները:

• Շղթան կազմեցի հետևյալ կերպ.

  • Մալուխը միացրեք 5 Վ -ին: Կցեք ալիգատորի ամրակի մի կողմը մյուս ծայրին: Կցեք ալիգատորի ամրակի մյուս կողմը ձեր էլեկտրոդներից մեկին: Սա կլինի ձեր անոդը:
  • Միացրեք լար A0- ին և միացրեք մյուս ծայրը ձեր տախտակին: Ավելացրեք ևս մեկ մետաղալար `A0- ին և ձեր տախտակին միացված մետաղալարին համապատասխան:
  • Ձեր տախտակի վրա միացրեք 10 կՀմ ռեզիստոր: Ռեզիստորի մյուս ծայրում օգտագործեք մետաղալար `համակարգը գետնին միացնելու համար:
  • Միացրեք մի այլ մետաղալարեր ձեր միկրոպրոցեսորի վրա և ձեր մյուս տախտակի վրա միացված մյուս մետաղալարի կողքին:
  • Կարգավորման համար տես լուսանկարները

Քայլ 4: Կազմել/հաստատել և վերբեռնել ծածկագիրը

Ես օգտագործել եմ հետևյալ կոդը, որը պահվում է Arduino հավելվածում ՝ Օրինակների հիմունքներ ReadAnalogVoltage: Հուսով եմ, որ սա աշխատեց: Տվյալներն այնպիսին չէին, ինչպիսին ես սպասում էի, քանի որ լարումը նվազեց, քանի որ ավելի շատ աղաջուր ավելացվեց: Ես այլևս մտածեցի կոդի նպատակի մասին և որոշեցի ուղղել լարումը ՝ հանելով համակարգին ավելացված սկզբնական 5 Վ ելքը: Այնուհետև ես կազմեցի կալիբրացիոն կոր ՝ օգտագործելով կոնցենտրացիան (հաշվարկված- հաջորդ քայլում կխոսեմ) և ուղղված լարումը, որն այժմ ցույց է տալիս, որ լարումը մեծանում է աղի ավելացման հետ մեկտեղ: Եթե որևէ մեկը խորհուրդ ունի, թե որտեղ կարող եմ սխալվել, խնդրում եմ ինձ տեղյակ պահեք:

Հետաքրքիր է, որ երբ ես կաթոդը կամ անոդը հեռացնում էի լուծույթից, սերիական մոնիտորը կարդում էր 5.00 Վ ելքային հզորություն:

Քայլ 5: Տվյալների վերլուծություն

• Յուրաքանչյուր ներարկման համար ավելացված աղի կոնցենտրացիան հայտնաբերվում է ՝ աղի լուծույթի մոլարայնությունը բազմապատկելով ներարկման ծավալով (այսինքն ՝ 1 մլ = 0,001 լ), այնուհետև բաժանելով ընդհանուր ծավալի վրա (այնպես որ, ասենք, սկսում ես 250 մլ = 0,250 L, առաջին ներարկման ընդհանուր ծավալը կազմում է 0.251 L): Հետո դուք կհաշվարկեք կոնցենտրացիան բաժանելով (0.001L*մոլարայնությունը)/(ընդհանուր ծավալը կամ 0.251 լ)
• Աղի լուծույթի յուրաքանչյուր ավելացումից հետո հաշվարկեք նմուշի լուծույթի կոնցենտրացիան:
• Ես ուղղեցի լարումը ՝ ելքային լարումը հանելով սկզբնական 5.00 Վ -ից: Սա ինձ տվեց կենտրոնացման և լարման դրական տրամաչափման կորը, որը ես սպասում էի, քանի որ լուծույթում էլեկտրոլիտի ավելացումը պետք է նվազեցնի լուծույթի դիմադրությունը և թույլ տա հոսանքի հոսք ավելի արդյունավետ:
• Նշում. Իմ գրաֆիկների համար գծային տիրույթը սարսափելի է: Ես բարձր խորհուրդ կտայի պատրաստել շատ ավելի փոքր կոնցենտրացիայով NaCl լուծույթ կամ օգտագործել ներարկման ավելի փոքր ծավալներ: Փորձարկման սկզբում ես առավելագույնի հասցրի հայտնաբերումը:
• Այլ իոնային աղեր կարող են լուծարվել ջրում և օգտագործվել նույն ընթացակարգով: Եթե ես ունենայի, ես փորձեր կանեի էպսոմ աղով:

Հղումներ:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Այս էջերն ինձ օգնեցին հասկանալ, թե ինչպես ակնկալել, որ լարումը կփոխվի, երբ աճող կոնցենտրացիաներում էլեկտրաէներգիա ավելացվի աղի լուծույթին: