Bestemmelse af elementarladningen ved elektrolyse.

Formålet med øvelsen er at bestemme elementarladningen e.

Apparatur: et kobbercoulometer, kobbersulfat ( med sprit i ), sprit, demineraliseret vand,

Sandpapir, hårtørre, tragt, strømforsyning 0-30V, amperemeter, ledninger, vægt, stopur.

Forsøgsopstilling benyt et kobbercoulometer :

Vi benytter en elektrolyseproces med en vandig opløsning af Cu++.

(Der er tilsat lidt alkohol til en 1M CuSO4 opløsning)

Under elektrolysen afsættes der Cu på katoden.

Strømstyrken I=2A holdes fast under hele forsøget,

vælg et digitalamperemeter hvor I kan se to decimaler.

(Der kan evt indskydes en skydemodstand, hvis I har svært ved at holde strømstyrken fast ved at finregulere på strømforsyningen. Prøv først uden.)   (Strømtætheden må ikke være større end 0,04A pr cm2, hvis der benyttes plader, der feks er mindre end 7cmx8cm, skal strømstyrken være mindre)

Massen af det afsatte Cu, Δmkatode  skal bestemmes som funktion af tiden. Her skal anvendes en meget nøjagtig vægt.

(Hvis I kun benytter feks I=1A, skal der her benyttes en fin analysevægt)

Udførelse:

1) De to Cu-plader slibes grundigt med sandpapir.

Derefter skyldes de i demin. vand og sprit.   Endelig tørres de med en føntørrer.

2) Masserne mkatode og manode bestemmes.

3) Kredsløbet opstilles. Lad mig se det inden I slutter strømmen  til.

4) Når strømmen sluttes til startes stopuret. Sørg for hurtigt  at indstille strømmen på 2A.

5) Finindstil hele  tiden strømmen.

6) Efter 5min afbrydes strømmen og uret stoppes.

7) Katodepladen (og kun den) tages op, skylles i dem. vand,   sprit,   føntørres og vejes.

8) Pladen anbringes igen i coulometret, og elektrolysen  fortsætter 5 min til. (Den skal ikke slibes først).

9) mkatode bestemmes således efter 5, 10 og 15 min.

10) Til sidst bestemmes manode.

Bearbejdning:

1) Beregn Δmkatode i de tre tilfælde, Δm skal hele tiden regnes  fra start.

2) Beregn ladningsmængden  Δq=IΔt , for de tre tidsrum, hvor Δt er tiden fra start.   Husk Δt skal regnes i sek.

3) Beregn hvor mange Cu-atomer der er afsat på katoden.

Benyt Avogadros tal NA=6,03 1023 mol -1, og at 1mol Cu vejer 63,54g.

Der gælder , hvor m er massen, n er stofmængden og M er molarmassen.

Der gælder , Hvor N er antallet af atomer

Forklar nu hvorfor antal Cu atomer kan beregnes ved:

4) Lad Ne være antallet af elektroner der har passeret i løbet  af tiden Δt.

Vi har da Δq=Nee , hvor e er elementarladningen.

Vi har også Ne= 2NCu++.    Forklar hvorfor dette gælder og beregn nu   e.

5) Indfør resultaterne i et skema:

tid/min

5

10

15

mkatode /g

tid /sek

Δmkatode /g

Δq /C

NCu

Ne

e /C

6) Beregn Δmanode, og sammenlign Δmanode med Δmkatode.

7) Sammenlign den fundne værdi af e med

tabelværdien e=1,602 10-19C.