Методические указания к выполнению расчетных заданий по курсу «Теория ДЭС»

Зависимость емкости и заряда электрода от потенциала. Задание для расчетов

Е, В (н. к.э.)

0,01н. LiCl 25°С

0,01н. KCl 25°С

0,01н. CsCl 25°С

мкФ/см2

мКл/см2

мкФ/см2

мКл/см2

мкФ/см2

мКл/см2

-0,35

36,1

36,0

35,7

-0,40

29,1

29,6

29,6

-0,45

20,8

21,6

21,95

-0,485

13,9

0,0

14,0

0,0

14,5

0,0

-0,50

16,55

0,23

17,00

0,23

17,20

0,24

-0,52

16,00

0,53

16,60

0,54

17,05

0,545

-0,55

16,65

0,99

17,10

1,00

17,95

1,02

-0,60

18,35

1,60

16,70

1,82

19,60

1,88

-0,65

19,35

2,65

19,90

2,71

20,80

2,75

-0,70

19,85

3,53

20,40

3,63

21,10

3,70

-0,75

19,65

4,44

20,20

4,55

20,70

4,06

-0,80

19,10

5,33

19,60

5,47

20,30

5,01

-0,85

18,55

-

16,90

-

19,85

-

-0,90

17,90

7,03

18,25

7,22

19,30

7,45

-1,00

16,85

8,65

17,40

8,89

18,55

9,22

-1,10

16,25

10,20

16,90

10,49

18,25

10,93

-1,20

15,95

11,71

16,60

12,06

18,15

12,22

-1,30

16,00

13,21

16,85

13,63

18,50

14,33

-1,40

16,28

14,73

17,30

15,24

19,10

16,08

-1,50

16,80

16,29

17,95

16,90

19,80

17,89

-1,60

17,40

17,91

18,80

18,65

20,20

19,78

-1,70

18,18

19,60

19,95

20,50

22,00

21,78

-1,80

19,00

21,39

21,4

22,47

23,50

23

-1,90

19,90

-

23,3

-

25,50

23,92

= -0,485 (н. к.э.)

= -0,485 (н. к.э.)

= -0,485 (н. к.э.)

0,01н. LiCl при 25°С:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Задача 1.1. Построим кривую заряд поверхности электрода - потенциал, используя вышеприведенные экспериментальные данные по дифференциальной емкости ртутного электрода в 0,01н. LiCl при 25°С.

П. н.з. ртутного электрода в 0,01н. LiCl при 25°С Eq0 = -0,485 В.

Решение. Дифференциальная емкость д. э.с. по определению равна

(1)

где [C] = Ф/м2 - дифференциальная емкость д. э.с., [q] = Кл/м2 - плотность заряда поверхности электрода, [E] = В - потенциал электрода.

Из (1) следует, что интегрируя опытную С, Е - кривую можно вычислить заряд поверхности электрода для любого заданного потенциала по формуле:

(2)

где Eq0 = п. н. з. электрода в данном растворе.

Рис. *. Численное интегрирование кривой дифференциальной емкости.

Численное интегрирование С, Е - кривой удобно проводить по методу трапеций. Для этого ось потенциалов, начиная от п. н. з., разбивают на ряд отрезков и затем вычисляют площади трапеций S1, S2, S3 и т. д. (см рис.*). Площадь трапеции, как известно, равна произведению полусуммы оснований на ее высоту. В данной случае основания трапеций равны величинам дифференциальной емкости при потенциалах Eq0, E1, E2 и т. д., а высота отрезкам на оси потенциалов DЕ = Е1 - Eq0 и т. д. Тогда заряд электрода при потенциале Е1 будет равен площади трапеции S1

Таким образом, повторяя эту операцию несколько раз, можно рассчитать плотность заряда поверхности при любом потенциале электрода.




Расчет зависимости заряд - потенциал электрода в 0,01н. LiCl при 25°С

Таблица 1.1

-Е, В

q×102, Кл/м2

q×102, Кл/м2

0,35

(36,1 + 29,1) × 0,025 = 1,63

1,85 + 1,63 = 3,48

0,40

(29,1 + 20,8) × 0,025 = 1,25

0,61 + 1,25 = 1,85

0,45

(20,8 + 13,9) × 0,0175 = 0,61

0,00 + 0,61 = 0,61

0,485

0,00

0,00

0,50

-(13,9 + 16,55) × 0,075 = -0,23

0,00 - 0,23 = -0,23

0,52

-(16,55 + 16,00) × 0,01 = -0,33

-0,23 - 0,33 = -0,56

0,55

-(16,00 + 16,65) × 0,015 = -0,49

-0,56 - 0,49 = -1,05

0,60

-(16,65 + 18,35) × 0,025 = -0,88

-1,05 - 0,88 = -1,93

0,65

-(18,35 + 19,35) × 0,025 = -0,94

-1,93 - 0,94 = -2,87

0,70

-(19,35 + 19,85) × 0,025 = -0,98

-2,87 - -0,98 = -3,85

0,75

-(19,85 + 19,65) × 0,025 = -0,99

-3,85 - 0,99 = -4,84

0,80

-(19,65 + 19,10) × 0,025 = -0,97

-4,84 - 0,97 = -5,81

0,85

-(19,10 + 18,55) × 0,025 = -0,94

-5,81 - 0,94 = -6,75

0,90

-(18,55 + 17,90) × 0,025 = -0,91

-6,75 - 0,91 = -7,66

1,00

-(17,90 + 16,85) × 0,05 = -1,74

-7,66 - 1,74 = -9,40

1,10

-(16,85 + 16,25) × 0,05 = -1,66

-9,40 - 1,66 = -11,06

1,20

-(16,25 + 15,95) × 0,05 = -1,61

-11,06 - 1,61 = -12,66

1,30

-(15,95 + 16,00) × 0,05 = -1,60

-12,66 - 1,60 = -14,26

1,40

-(16,00 + 16,28) × 0,05 = -1,61

-14,26 - 1,61 = -15,87

1,50

-(16,28 + 16,80) × 0,05 = -1,65

-15,87 - 1,65 = -17,52

1,60

-(16,80 + 17,40) × 0,05 = -1,71

-17,52 - 1,71 = -19,23

1,70

-(17,40 + 18,18) × 0,05 = -1,78

-19,23 - 1,78 = -21,01

1,80

-(18,18 + 19,00) × 0,05 = -1,86

-21,01 - 1,86 = -22,87

1,90

-(19,00 + 19,90) × 0,05 = -1,95

-22,87 - 1,95 = -24,82

Зависимость заряд - потенциал электрода в 0,01н. LiCl при 25°С представлена на рис. 1.1.

Задача 1.2. Рассчитаем и построим электрокапиллярную кривую в координатах (s - smax) – E в растворе 0,01н. LiCl при 25°С используя данные таблицы 1.1 по зарядам поверхности ртутного электрода в этом растворе.

Решение. Из 1-го уравнения Липпмана

(3)

где s - пограничное натяжение, Дж/м2, (Н/м), следует, что пограничное натяжение на границе электрод - раствор с точностью до произвольной постоянной может быть рассчитано из экспериментальной q - Е кривой

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6