Уравнение Нернста: число электронов n
Элемент Zn–Cu, известны E° и [Zn²⁺]. Снимайте E при нескольких [Cu²⁺], фит E от ln Q даёт n из наклона −RT/nF.
Цель работы
Определить n из E = E° − (RT/nF) ln Q. Наклон E от ln Q равен −RT/nF, значит n = −RT/(F · наклон).
Оборудование
- Элемент Zn–Cu
- Известные E°, [Zn²⁺], T
- Вольтметр
- Раствор [Cu²⁺]
Эксперимент
Теория
Для Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu имеем Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] и n = 2. T = 25 °C и E° известны. Стенд прячет E, Q и готовый Нернст. Это не мембранный калий (58 мВ/декаду).
Ход работы
- [Zn²⁺], T и E° зафиксированы и известны. Меняете только [Cu²⁺].
- Запишите. Вольтметр заносит E с малым шумом. Живых E и Q нет.
- Таблица считает Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] и ln Q. Повторите не менее чем для 6 концентраций меди примерно от 0,02 до 2,0 М.
- Аппроксимируйте E от ln Q; n = −RT/(F · наклон). Сравните с эталоном.
Вывод
Найденное n согласуется с двумя электронами элемента Zn–Cu. Основные погрешности: шум вольтметра и идеализация активностей.