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Thema: Konzentrationszellen   Forum: Chemie, Physikalische Chemie      Beitrag anzeigen
flash_sc      

17.06.2020, 20:21
Mitglied seit 06/2020     1 Beitrag
Betreff: Konzentrationszellen
Guten Tag miteinander,

Ich schreibe eine Arbeit über die Temperatur Abhängigkeit von Konzentrationszellen. Ich bin bei den Resultaten auf etwas Ungewöhnliches gestossen. Bevor ich euch die Resultate der Experimente zeige, muss ich zuerst mein Vorgehen erklären

Versuch 1 (Konzentrationszelle 1mol/l und 0,01 mol/l bei Standardbedingungen:
Als Metall für die Konzentrationszelle nahm ich Kupferbleche und als Elektrolyt Kupfersulfat (CuSO4). Gearbeitet wurde mit der Konzentration 1mol/l und 0,01mol/l. Als Salzbrücke wurde so ein Glas mit zwei Diaphragmas (dienen für den Ionenaustausch) benutzt. (siehe Bild)
Ins erste Becherglas wurde 40 ml 1 mol/l Lösung hineingegen ins zweite wurde 40ml von der 0,01mol/l Lösung hineingegeben. Anschliessend wurden die Kupferbleche in jeweils in ein Becherglas etwa gleich positioniert.
Danach wurden die Bleche mit dem Multimeter angeschlossen. Das Kabel von der 1 molaren Lösung beim „COM“ Anschluss und das Kabel vom 0,01 molaren Lösung beim „V“ Anschluss. Sobald alles vorbereitet war konnte man die Salzbrücke hineintauchen. Die Diaphragmas berührten aber den Boden nicht. Die Höhe wurde so eingestellt, dass sie ungefähr bei 20ml Höhe tauchten.

Es wurde die folgende Spannung gemessen:
-32 mV

Spannung hat sich über eine Stunde kaum verändert

Versuch 2.1 + 2.2 Konzentration 1mol/l und 0,01mol/l +  0,01mol/l und 1mol/l

Bei diesem Versuch wurde jeweils das eine Becherglas konstant mit einer Heizplatte auf 60 grad erhitzt und das andere Becherglas wurde bei Zimmertemperatur, also 24 grad gehalten. Das Becherglas, welches erhitzt wurde, wurde mit Alufolie bedeckt, damit der Dampf vom Elektrolyt nicht herauskommt. Natürlich mussten man Löcher machen: für die Salzbrücke,  Thermometer und Kupferblech

Bei 2.1:
BG 1 + 1mol/l + 60 grad
BG 2 + 0,01mol/l + 24 grad
⎝    Spannung = -75mV

Spannung sank langsam

BG 1 + 1mol/l + 24 grad
BG 2 + 0,01mol + 60 grad
⎝    Spannung -0.17 mV

Spannung hat sich kaum verändert


Bei 2.1:
BG 1 + 1mol/l + 40 grad
BG 2 + 0,01mol/l + 24 grad
⎝    Spannung = -50mV

Spannung sank langsam

BG 1 + 1mol/l + 24 grad
BG 2 + 0,01mol + 40 grad
⎝    Spannung -21 mV

Spannung hat sich kaum verändert




Jetzt kommt das interessante
Versuch 3.1 + 3.2

Bei diesem Versuch wurden beide Bechergläser gleich stark erwärmt.
Beim ersten Durchgang nahm ich 40 Grad, beim zweiten 60 grad.

3.1
BG 1 + 1 mol + 40 grad
BG 2 + 0,01mol 40 grad
⎝    Spannung -13mV

Spannung sank langsam

3.2
BG 1 + 1 mol + 60 grad
BG 2 + 0,01mol 60 grad
⎝    Spannung + 15mV (+!!!)

Das Interessante war, die Spannung sank langsam und ging gegen 0 V, nach 2h habe ich die Heizung abgeschaltet und es sank schneller und ging dann ins Negative Bereich bis zu -20 V danach sank die Temperatur nur langsam, ging dementsprechend auch langsamer.
Ich habe dieses Experiment dreimal gemacht. Zweimal habe ich ähnliche Resultate bekommen. Bei der dritten Wiederholung zeigte es von Anfang an -2mV an.

Nun kommt meine Frage, warum zeigt es zu Beginn einen positiven Wert an?
Durch die vorherigen Experimente habe ich die Kentnisse bekommen, dass wenn man nur das höher konzentrierte erhitzt bekommt man eine höhere Spannung als bei der Standbedingung-> es ist also effektiv.
Wenn man nur das tieferkonzentrierte erhitzt, bekommt man eine tiefere Spannung als bei Standardbedingungen-> es ist also konterproduktiv.
 
Nun stellt sich die Frage warum bei 60 grad, wenn man beide Gläser erhitzt, zu Beginn eine positive Spannung bekommt? Zuvor hatte man ja nur negative Spannungen.
Dieser Beitrag wurde 6 mal verändert, zuletzt am 17.06.2020, 20:44 von flash_sc
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