Online Mind Mapping and Brainstorming

Create your own awesome maps

Online Mind Mapping and Brainstorming

Even on the go

with our free apps for iPhone, iPad and Android

Get Started

Already have an account? Log In

ปฎิบัติการเคมีทั่วไป 2 (General Chemistry Lab.2) ปฎิบัติการที่7 การแยกสลายด้วยไฟฟ้า by Mind Map: ปฎิบัติการเคมีทั่วไป 2 (General Chemistry Lab.2) ปฎิบัติการที่7 การแยกสลายด้วยไฟฟ้า
0.0 stars - 0 reviews range from 0 to 5

ปฎิบัติการเคมีทั่วไป 2 (General Chemistry Lab.2) ปฎิบัติการที่7 การแยกสลายด้วยไฟฟ้า

วัตถุประสงค์

1. เพื่อศึกษาหลักการของกระบวนการการแยกสลายด้วยไฟฟ้า(electrolysisi)

2. เพื่อศึกษาวิธีการแยกสลายด้วยไฟฟ้าของน้ำ

3. เพื่อหาน้ำหนักอะตอมของทองแดง(Cu)โดยวิธีทางการแยกสลายด้วยไฟฟ้า

หลักการ

ในการต่อระบบไฟฟ้าเคมีชนิดหนึ่ง หากแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์มีค่าเป็นบวกแสดงว่าเซลล์ไฟฟ้านี้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ หรือกล่าวได้ว่ามีปฎิกิริยาหรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดขึ้นภายในเซลล์ไฟฟ้านั้นได้เอง แต่ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์มีค่าเป็นลบ ก็จะหมายถึงเซลลล์ไฟฟ้านี้ไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ หรือไม่มีปฎิกิริยาเคมีเกิดขึ้นภายในเซลล์นั่นเอง การทำให้เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่มีค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเป็นลบเกิดปฎิกิริยาขึ้นได้นั้นจะต้องมีพลังงานจากแหล่งไฟฟ้าภายนอกใส่เข้าไป ซึ่งกระบวนการเกิดปฎิกิริยา หรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยอาศัยพลังงงานไฟฟ้าจากภายนอกนี้เราจะเรียกว่า "การแยกสลายด้วยไฟฟ้า(eletrolysis)" ส่วนประกอบที่สำคัญของกระบวนการการแยกสลายด้วยไฟฟ้า คือ แหล่งให้พลังงานไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้า(electrod) และสารละลายอิเล็กโทรไลต์(electrolyte)ซึ่งก็คือสารละลายที่มีสมบัตินำไฟฟ้าได้ ใช้เป็นตัวกลางเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านตัวนำจากขั้วแคโทดไปยังขั้วแอโนด(หรืออิเล็กตรอนไหล) เมื่อนำส่วนประกอบต่างๆมาประกอบกันจะเรียกเซลล์นี้ว่า "เซลล์อิเล็กโทรไลติก(Electrolytic cell)" ขั้วไฟฟ้าในเซลล์นี้จะมีอยู่2ขั้วคือขั้วแอโนด(-)และขั้วแคโทด(+)ซึ่งเป็นขั้วที่เกิดปฎิกิริยารีดักชันพอใส่พลังงานไฟฟ้าภายนอกเข้าไปแล้ว จากนั้นก็จึงป้อนความต่างศักย์ให้กับเซลล์ เราเรียกค่าความต่างศักย์ที่ป้อนเข้าไปให้กับเซลล์แล้ว เซลล์เริ่มเกิดกระบวนการการแยกสลายด้วยไฟฟ้าขึ้นว่า"ศักย์ไฟฟ้าของการสลายตัว(decompostion potential)" ค่านี้จะแตกต่างกันตามชนิดของสารที่ทำปฎิกิริยา และชนิดของขั้วไฟฟ้าที่ใช้ในการทำการแยกสลายด้วยไฟฟ้า จากที่กล่าวมาสามารถสรุปได้ว่า ในการทำการแยกสลยาด้วยไฟฟ้าทั่วไปจะต้องป้อนพลังงานไฟฟ้าเข้าไปเพื่อให้ค่าความต่างศักย์ของขั้วไฟฟ้าที่ใช้งานมากกว่าค่าศักยืไฟฟ้าของการแยกสลายตัวของปฎิกิริยา การแยกสลายด้วยไฟฟ้าชนิดนั้นๆ นอกจากจะต้องคำนึงถึงค่าความต่างศักย์แล้ว สิ่งที่เป็นตัวกำหนดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่จะเกิดจากกระบวนการการแยกสลายด้วยไฟฟ้าก็คือ ปริมาณไฟฟ้า(Q หน่วยเป็น คูลอมบ์,C)นั่นเอง ค่านี้จะสัมพันธ์กับกระแสไฟฟ้าที่ป้อนให้กับเซลล์(I หน่วยเป็น แอมแปร์,A) และเวลาที่ใช้ในกระบวนการแยกสลายด้วยไฟฟ้า(t หน่วยเป็น วินาที,s) "Q=It" จากกฎของฟาราเดย์เกี่ยวกับการแยกสลายด้วยไฟฟ้า กล่าวว่า"ในการทำการแยกสลายด้วยไฟฟ้าของสารละลายแต่ละระบบ น้ำหนักของสารที่เกิดขึ้นหรือหายไปที่ขั้วไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไปในสารละลายระบบนั้น " นั้นคือ ปริมาณไฟฟ้า 96,500 C จะเท่ากับปริมาณ ไฟฟ้าของประจุอิเล็กตรอน 1โมล และจะมีค่าเท่ากับปริมาณสารที่เกิดขึ้น หรือลดลงจำนวน 1 โมล

การทดลอง

อุปกรณ์

สารเคมี

กรดซัลฟิวริก ความเข้มข้น 0.5 M (0.5 M sulfuric acid)

วิธีการทดลอง

1. นำลวดทองแดงและลวดนิโครมมาขัดให้สะอาดด้วยกระดาษทราย แล้วนำไปชั้งให้รู้น้ำหนักที่แน่นอน บันทึกน้ำหนักไว้

2.จัดตั้งอุปกรณ์ โดยงอลวดทองแดงและลวดนิโครมจากนั้นนำมาสอดเข้าที่ปลายบิวเรตที่ค่ำอยู่ในบีกเกอร์ขนาด250ลบ.ซม. โดยให้ปลายลวดทองแดงเสมอกับลววดนิโครม

3.เติมสารละลาย 0.5 M กรดซัลฟิวริก จำนวน 150 ลบ.ซม. ลงในบีกเกอร์

4.ดูดสารละลายในบีกเกอร์ให้มาอยู่ในบิวเรต โดยการไขก๊อกปิดเปิดของบิวเรต แล้วใช้ลูกยางดูดสารละลายจนกระทั่งระดับสารละลายกรดในบิวเรตขึ้นไปสูงประมาณขีดปริมาตร 45-50 ลบ.ซม. บันทึกระดับสารละลายที่แน่นอนในบิวเรต

5.ใช้คลิปที่ต่อเข้ากับขั้วลบของเครื่องจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงคีบเข้าที่ลวดนิดครม และคลิปที่ต่อผ่านแอนป์มิเตอร์คีบเข้าที่ลวดทองแดง

6.จ่ายไฟให้กับระบบ พร้อมกับเริ่มจับเวลา

7.ปรับปุ่มของตัวต้านทานที่ปรับค่าได้ จนเข็มของแอมป์มิเตอร์อ่านค่าได้ 200 mA ในขั้นนี้จะสังเกตเห็นก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่ลวดนิโครม(และเมื่อเวลาผ่านไปนานขึ้นจะสังเกตเห็นตะกอนของทองแดงเกิดขึ้นด้วย)

8.ปล่อยให้ปฎิกิริยาดำเนินต่อไปพร้อมทั้งคอยควบคุมกระแสไฟฟ้าให้คงที่ โดยการปรับตัวต้านทานที่ปรับค่าได้ หลังจากที่เก็บก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้นในบิวเรตได้ประมาณ 30-35 ลบ.ซม. แล้วให้หยุดทำการทดลอง(ในช่วงนี้สารละลายจะมีสีฟ้าอ่อน โดยการปิดแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง พร้อมทั้งหยุดจับเวลา)

9.อ่านระดับของสารละลายที่เหลืออยู่ในบิวเรต วัดความสูงของสารละลายที่เหลือในบิวเรตโดยใช้ไม้บรรทัด และเวลาที่ใช้ทำการทดลอง บันทึกผลการทดลองที่ได้

10.ปลดคลิปปากลวดทั้งสองออก นำลวดทองแดงไปล้างน้ำให้สะอาด แล้วเช็ดให้แห้ง นำลวดทองแดงเส้นนี้ไปชั่งให้รู้น้ำหนักที่แน่นอน บันทึกผลการทดลองที่ได้

11.วัดอุณหภูมิ และความดันของห้องปฎิบัติการในขณะทำการทดลอง จดบันทึกไว้

12.ทำการทดลองซ้ำในข้อ1-9อีกครั้งโดยใช้ลวดทองแดงเส้นเดิมแต่เปลี่ยนสารละลาย 0.5 M กรดซัลฟิวริกใหม่

13.คำนวณหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาณไฟฟ้าที่ใช้

14.คำนวณหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาตรก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น

15.หาความผิดพลาดร้อยละของน้ำหนักอะตอมที่ได้ในการคำนวณจากปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ และปริมาตรกีวไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น ดดยเทียบกับน้ำหนักอะตอมทองแดงตามค่าจริง ซึ่งมีค่าเท่ากับ 63.55

การคำนวณ

1. การหาน้ำหนักของอะตอมทองแดงจากปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ ถ้ามีปริมาณไฟฟ้า2*96,500 คูลอมบ์ จะทำให้ทองแดงละลายออกมา 1 โมล จากการทดลอง ใช้ปริมาณไฟฟ้า Q=It คูลอมบ์ ทำให้ทองแดงละลายออกมาเท่ากับ m(Cu) กรัม ถ้าปริมาณไฟฟ้า 2*96,500 คูลอมบ์ จะทำให้ทองแดงละลายออกมาหรือน้ำหนักอะตอมของทองแดงจะมีค่าเท่ากับ m(Cu)*2*96,500/It กรัม

2. การหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาตรก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น ถ้าเกิดก๊าซไฮโดรเจน 1 โมล ทองแดงจะละลายไป 1 โมลด้วย ดังนนั้นต้องหาจำนวนโมลของก๊าวไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น ซึ่งคำนวณได้จากสมการก๊าซสมบูรณ์แบบคือ PV=nRT หรือ n=PV/RT เมื่อ n = จำนวนโมลของก๊าซไฮโดรเจน R = ค่าคงที่ของก๊าซ เท่ากับ 0.0821 ลิตร.บรรยากาศ/โมล.เคลวิน T = อุณหภูมิของก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งถือว่าเท่ากับอุณหภูมิห้อง(เคลวิน) V = ปริมาตรของก๊าซไฮโดรเจน(ลิตร) P = ความดันของก๊าซไฮโดรเจน(บรรยากาศ)หาได้จากสมการข้างล่าง P(บรรยากาศ) = P(ไอน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิห้อง) +P(เนื่องจากความสูงของน้ำh)+P(ก๊าซไฮโดรเจน) สำหรับP(บรรยากาศ)ในการทดลองให้ใช้ที่ 1 บรรยากาศหรือ760 มม ปรอท P(เนื่องจากความสูงของน้ำh)=10h/(13.6*760) บรรยากาศ เมื่อ h คือความสูง(หน่วยเป็นเซนติเมตร)ที่วัดจากผิวหน้าของสารละลายในบีกเกอร์ขึ้นไปจนถึงผิวหน้าของสารละละยบิวเรต