Sel Elektrolisis Mini: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Saya telah mengerjakan proyek ini untuk kursus Kimia Instrumental saya. Tujuan saya adalah mengukur tegangan yang terdeteksi oleh katoda dalam air garam. Saya melakukan penambahan standar air garam sekitar 6,6 M, dengan suntikan 1 mL menggunakan jarum suntik obat.

Perlengkapan

• Lulus silinder, pipet volumetrik, mikropipet, dll untuk mengukur volume. Saya menggunakan jarum suntik obat dengan tanda 0,2 mL.
• Mikroprosesor yaitu perangkat Arduino
• bermacam-macam kabel male-to-male dan female-to-male
• dua klip buaya
• papan tempat memotong roti
• Resistor 10 kohm atau serupa untuk pembagi tegangan
• Kapal untuk elektrolisis. Saya menggunakan toples bumbu tua dan itu bekerja dengan cukup baik
• Dua klip kertas untuk membuat elektroda katoda dan anoda. Saya juga memotong sedotan menjadi beberapa bagian hanya untuk menahan elektroda saya lebih aman di tempatnya, dan mencegahnya menyentuh satu sama lain atau kaca.
• Garam dapur (NaCl)
• Keran air

Langkah 1: Siapkan Solusi Garam Anda

Saya menggunakan sendok makan untuk mengukur jumlah garam dan gelas ukur dengan tanda 50 mL untuk mengukur air saat membuat larutan garam saya. Saya menggunakan garam beryodium dari merk Clover Valley. Saya mengukur 3 sendok makan garam, menambahkan garam ke gelas ukur dan mengisi gelas ukur hingga 250 mL dengan air keran. 1 sendok makan AS kira-kira 14,7868 mL, jadi 3 sendok makan kira-kira 44,3604 mL. Massa jenis natrium klorida adalah 2,16 g/cm^3. Saya mengalikan volume dan massa jenis untuk menentukan massa NaCl, yaitu 95,82 g. Massa molar NaCl adalah 58,44 g/mol, jadi mol NaCl adalah 1,64 mol. 1,64 mol dibagi dengan volume total 250 mL atau 0,250 L menghasilkan larutan NaCl 6,56 M. Ini adalah bagaimana saya akan mencari konsentrasi sampel garam Anda jika Anda tidak memiliki peralatan mewah yang Anda inginkan.

Langkah 2: Siapkan Sel Elektrokimia

• Seperti yang saya katakan sebelumnya, saya menggunakan toples bumbu dengan lubang yang cukup lebar di bagian atas untuk saya menyuntikkan air garam dengan jarum suntik obat. Semua jenis wadah harus berfungsi, tetapi yang terbaik adalah dapat menangguhkan elektroda dan larutan Anda dan dapat menempatkannya di tempat yang tidak saling bersentuhan atau dinding wadah.
• Saya membuka dan meluruskan dua klip kertas untuk membuat katoda dan anoda saya. Saya juga memolesnya dengan amplas untuk memastikan tidak ada lapisan yang berfungsi sebagai isolator. Saya membuat tabung kecil dengan memotong sedotan menjadi seperdelapan. Saya menggunakan tabung jerami di lubang stoples bumbu tempat katoda dan anoda ditempatkan untuk memastikan mereka tetap di tempatnya ketika saya memasang klip buaya. Semoga gambar akan membantu visualisasi ini.
• Yang terbaik adalah katoda dan anoda berada pada tingkat kedalaman yang sama dalam larutan.
• Tambahkan air ke stoples bumbu di mana elektroda terendam sebagian dalam air, setidaknya satu cm di dalam air, menurut saya. Anda ingin meninggalkan ruang di bejana ketika Anda menyuntikkan larutan garam ke dalamnya.

Langkah 3: Siapkan Sirkuit Anda

• Saya menggunakan mikroprosesor Adafruit Metro, tetapi kebanyakan mikroprosesor di pasaran serupa sejauh opsi pin yang berbeda.

• Saya mengatur sirkuit sebagai berikut:

  • Hubungkan kabel ke 5 V. Pasang satu sisi klip buaya ke ujung lainnya. Pasang sisi lain dari klip buaya ke salah satu elektroda Anda. Ini akan menjadi anoda Anda.
  • Hubungkan kabel ke A0 dan hubungkan ujung lainnya ke papan Anda. Tambahkan kabel lain sesuai dengan kabel yang terhubung ke A0 dan papan Anda.
  • Hubungkan resistor 10 kOhm ke kabel ini di papan Anda. Di ujung resistor yang lain, gunakan kabel untuk menghubungkan sistem ke ground.
  • Hubungkan kabel lain ke ground pada mikroprosesor Anda dan di sebelah kabel lain yang terhubung ke ground pada papan tempat memotong roti Anda.
  • Lihat foto untuk pengaturan

Langkah 4: Kompilasi/verifikasi dan Unggah Kode

Saya menggunakan kode berikut yang disimpan pada aplikasi Arduino di bawah Contoh Dasar ReadAnalogVoltage. Saya harap ini berhasil. Datanya tidak seperti yang saya harapkan, karena voltasenya menurun karena lebih banyak air asin ditambahkan. Saya memikirkan tujuan kode lagi dan memutuskan untuk melakukan koreksi tegangan dengan mengurangi output dari 5 V asli yang ditambahkan ke sistem. Saya kemudian membuat kurva kalibrasi menggunakan konsentrasi (dihitung- saya akan berbicara tentang di langkah berikutnya) dan tegangan yang dikoreksi, yang sekarang menunjukkan tegangan meningkat dengan penambahan garam. Jika ada yang punya saran tentang di mana saya mungkin salah, beri tahu saya.

Menariknya, setiap kali saya melepaskan katoda atau anoda dari larutan, monitor serial membaca output 5,00 V.

Langkah 5: Menganalisis Data

• Konsentrasi garam yang ditambahkan untuk setiap injeksi ditemukan dengan mengalikan molaritas larutan garam Anda dengan volume injeksi (yaitu 1 mL=0,001 L), dan kemudian membaginya dengan volume total (jadi katakanlah Anda memulai dengan 250 mL=0,250 L, volume total untuk injeksi pertama adalah 0,251 L). Anda kemudian akan menghitung konsentrasi dengan membagi (0,001L*molaritas)/(volume total atau 0,251 L)
• Hitung konsentrasi larutan sampel setelah setiap penambahan larutan garam.
• Saya mengoreksi tegangan dengan mengurangi tegangan keluaran dari 5,00 V awal. Ini memberi saya kurva kalibrasi positif dari konsentrasi vs tegangan yang saya harapkan, karena penambahan elektrolit dalam larutan akan menurunkan resistansi larutan dan memungkinkan arus mengalir lebih efektif.
• Catatan: untuk grafik saya, rentang liniernya mengerikan. Saya sangat merekomendasikan membuat larutan NaCl dengan konsentrasi yang jauh lebih kecil atau menggunakan volume injeksi yang lebih kecil. Saya memaksimalkan deteksi di awal percobaan.
• Garam ionik lainnya dapat dilarutkan dalam air dan digunakan dengan prosedur yang sama. Saya akan melakukan uji coba dengan garam epsom jika ada.

Referensi:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

Halaman-halaman ini membantu saya memahami bagaimana mengharapkan tegangan berubah ketika listrik ditambahkan ke larutan garam pada konsentrasi yang meningkat.