Авогадров број није математички изведена јединица. Број честица у молу материјала одређује се експериментално. Ова метода користи електрохемију за одређивање. Можда желите да прегледате рад електрохемијске ћелије пре него што је покушао овај експеримент.
Сврха
Циљ је извршити експериментално мерење Авогадровог броја.
Увод
Мол се може дефинисати као маса формуле грама неке твари или атомска маса елемента у грамима. У овом се експерименту мере проток електрона (ампеража или струја) и време како би се добио број електрона који пролазе кроз електрохемијску ћелију. Број атома у одмерјеном узорку повезан је са протоком електрона да би се израчунао Авогадров број.
У овој електролитичкој ћелији обе електроде су бакар, а електролит је 0,5 М Х2ТАКО4. Током електролизе бакарне електроде (анода) повезаним на позитиван пин напајања губи масу како се атоми бакра претварају у јоне бакра. Губитак масе може бити видљив као копање површине металне електроде. Такође, бански јони прелазе у водену раствору и обоје је у плаву боју. На другој електроди (
катода), гас водоник се ослобађа на површини редукцијом водоничних јона у воденом раствору сумпорне киселине. Реакција је:2 Х+(ак) + 2 електрона -> Х2(г)
Овај експеримент је заснован на губитку масе бакарне аноде, али такође је могуће прикупити водоник који се развија и користити га за израчунавање Авогадровог броја.
Материјали
- Извор једносмерне струје (батерија или напајање)
- Изоловане жице и евентуално хватаљке за спајање ћелија
- 2 електроде (нпр. Траке бакра, никла, цинка или гвожђа)
- 250-мл чаша од 0,5 М Х2ТАКО4 (сумпорна киселина)
- Вода
- Алкохол (нпр. Метанол или изопропил алкохол)
- Мала чаша од 6 М ХНО3 (азотна киселина)
- Амперметар или мултиметар
- Штоперица
- Аналитичка вага способна да мери до 0,0001 грама
Процедура
Набавите две бакрене електроде. Очистите електроду која ће се користити као анода урањањем у 6 М ХНО3 2-3 секунде у одмаравању. Одмах уклоните електроду или ће је киселина уништити. Не додирујте електроду прстима. Исперите електроду чистом водом из славине. Затим умочите електроду у чашу алкохола. Поставите електроду на папирни пешкир. Када се електрода осуши, одмерите је на аналитичкој ваги до најближих 0,0001 грама.
Апарат изгледа површно као овај дијаграм електролитичке ћелије осим да користите две чаше повезане амперметром, а не да електроде заједно растворите у раствору. Узмите чашу са 0,5 М Х2ТАКО4 (корозивно!) и ставите електроду у сваку чашу. Пре успостављања било каквих веза, проверите да ли је напајање искључено и искључено из напајања (или задњи пут повежите батерију). Напајање је прикључено на амперметар серијски са електродама. Позитивни пол напајања повезан је са анодом. Негативни пин амперметра спојен је на аноду (или ставите иглу у раствор ако сте забринути због промене масе из алигаторског клипа који огреботина бакра). Катода је спојена на позитивни пин амперметра. Коначно, катода електролитичке ћелије је повезана са негативним постом батерије или напајања. Запамтите, маса аноде ће се почети мењати чим укључите напајање, припремите штоперицу!
Потребна су вам тачна мерења струје и времена. Амперажу треба снимити у интервалима од једног минута (60 сец). Имајте на уму да ампеража може варирати током експеримента услед промена у раствору електролита, температуре и положаја електрода. Ампеража која се користи у прорачуну треба да буде просек свих очитаних. Оставите да струја тече најмање 1020 секунди (17.00 минута). Измерите време до најближе секунде или дела секунде. Након 1020 секунди (или дуже) искључите записе о последњој вредности ампераже и времену напајања.
Сада извадите аноду из ћелије, осушите је као и раније, потапајући је у алкохол и оставите да се осуши на папирном пешкиру и изважите. Ако обришете аноду, уклонићете бакар са површине и уништићете свој рад!
Ако можете, поновите експеримент помоћу истих електрода.
Прорачун узорка
Следећа мерења су извршена:
Изгубљена маса аноде: 0,3554 грама (г)
Струја (просек): 0,601 ампера
Време електролизе: 1802 секунди
Запамтити:
Један ампер = 1 куломб / други или један амп. = 1 цоуломб
Набој једног електрона је 1.602 к 10-19 цоуломб
-
Пронађите укупни набој који је прошао кроз круг.
(0,601 амп) (1 цоул / 1 амп) (1802 с) = 1083 цоул -
Израчунајте број електрона у електролизи.
(1083 цоул) (1 електрон / 1,6022 к 1019цоул) = 6759 к 1021 електрона -
Одредите број атома бакра изгубљених из аноде.
Процес електролизе троши два електрона по формираном бакарном јону. Тако је број формираних јона бакра (ИИ) упола мањи од броја електрона.
Број Цу2 + јона = ½ број електрона измерених
Број јона Цу2 + = (6.752 к 1021 електрона) (1 Цу2 + / 2 електрона)
Број јона Цу2 + = 3.380 к 1021 Цу2 + јона -
Израчунајте број јона бакра по граму бакра од броја горњих јона бакра и масе добијених бакарних јона.
Маса произведених јона бакра једнака је губитку масе аноде. (Маса електрона је толико мала да је занемарљива, па је маса бакарних (ИИ) јона једнака маси бакарних атома.)
губитак масе електроде = маса Цу2 + јона = 0,3554 г
3.380 к 1021 Цу2 + јони / 0.3544г = 9.510 к 1021 Цу2 + јони / г = 9.510 к 1021 Цу атома / г -
Израчунајте број атома бакра у молу бакра, 63.546 грама.Цу атоми / мол Цу = (9.510 к 1021 атома бакра / г бакра) (63.546 г / мол бакра) Цу атоми / мол Цу = 6.040 к 1023 атома бакра / мол бакра
Ово је студентска измерена вредност Авогадровог броја! -
Израчунајте процентну грешку.Апсолутна грешка: | 6.02 к 1023 - 6.04 к 1023 | = 2 к 1021
Процентна грешка: (2 к 10 21 / 6,02 к 10 23) (100) = 0,3%