मिनी इलेक्ट्रोलाइटिक सेल: 5 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

मैं अपने वाद्य रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम के लिए इस परियोजना पर काम कर रहा हूं। मेरा लक्ष्य खारे पानी में कैथोड द्वारा ज्ञात वोल्टेज को मापना था। मैंने एक औषधीय सिरिंज का उपयोग करके 1 एमएल के इंजेक्शन के साथ लगभग 6.6 एम खारे पानी का एक मानक अतिरिक्त प्रदर्शन किया।

आपूर्ति

• आयतन मापने के लिए ग्रेजुएटेड सिलेंडर, वॉल्यूमेट्रिक पिपेट, माइक्रोपिपेटर आदि। मैंने 0.2 एमएल मार्किंग वाली एक दवा सिरिंज का इस्तेमाल किया।
• माइक्रोप्रोसेसर यानी Arduino डिवाइस
• नर-से-पुरुष और मादा-से-पुरुष तारों का वर्गीकरण
• दो मगरमच्छ क्लिप
• ब्रेड बोर्ड
• वोल्टेज विभक्त के लिए 10 kohm रोकनेवाला या समान
• इलेक्ट्रोलिसिस के लिए पोत। मैंने एक पुराने मसाले के जार का इस्तेमाल किया और इसने बहुत अच्छा काम किया
• कैथोड और एनोड इलेक्ट्रोड बनाने के लिए दो पेपर क्लिप। मैंने अपने इलेक्ट्रोड को अधिक सुरक्षित रूप से रखने के लिए, और उन्हें एक-दूसरे या कांच को छूने से रोकने के लिए वर्गों में एक पुआल को भी काट दिया।
• टेबल नमक (NaCl)
• नल का जल

चरण 1: अपना नमक समाधान तैयार करें।

मैंने नमक की मात्रा मापने के लिए बड़े चम्मच का इस्तेमाल किया और नमक का घोल बनाते समय पानी को मापने के लिए 50 एमएल के निशान वाले एक मापने वाले कप का इस्तेमाल किया। मैंने क्लोवर वैली ब्रांड के आयोडीनयुक्त नमक का इस्तेमाल किया। मैंने 3 बड़े चम्मच नमक को मापा, एक मापने वाले कप में नमक डाला और मापने वाले कप को 250 mL नल के पानी से भर दिया। 1 यूएस टेबलस्पून लगभग 14.7868 एमएल है, इसलिए 3 टेबलस्पून लगभग 44.3604 एमएल है। सोडियम क्लोराइड का घनत्व 2.16 g/cm^3 है। मैंने NaCl का द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए आयतन और घनत्व को गुणा किया, जो कि ९५.८२ ग्राम था। NaCl का दाढ़ द्रव्यमान 58.44 g/mol है, इसलिए NaCl का मोल 1.64 mol था। १.६४ मोल को २५० एमएल या ०.२५० एल की कुल मात्रा से विभाजित करने पर ६.५६ एम NaCl समाधान प्राप्त होता है। यदि आपके पास अपने निपटान में कोई फैंसी उपकरण नहीं है, तो मैं आपके नमक के नमूने की सांद्रता का पता लगाने के बारे में बताऊंगा।

चरण 2: इलेक्ट्रोकेमिकल सेल सेट करें

• जैसा कि मैंने पहले कहा, मैंने एक औषधीय सिरिंज के साथ खारे पानी को इंजेक्ट करने के लिए मेरे लिए शीर्ष पर पर्याप्त चौड़े छेद वाले मसाले के जार का उपयोग किया। किसी भी प्रकार के बर्तन को काम करना चाहिए, लेकिन अपने इलेक्ट्रोड और समाधान को निलंबित करने में सक्षम होना और उन्हें ऐसी स्थिति में रखने में सक्षम होना चाहिए जहां वे एक दूसरे को या कंटेनर की दीवारों को नहीं छूते हैं।
• मैंने अपना कैथोड और एनोड बनाने के लिए दो पेपर क्लिप को खोलकर सीधा किया। मैंने उन्हें सैंडपेपर से पॉलिश किया ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कोई कोटिंग नहीं है जो एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करेगी। मैंने आठवें हिस्से में एक तिनका काटकर छोटी-छोटी नलियाँ बनाईं। मैंने स्पाइस जार के छेद में स्ट्रॉ ट्यूब का इस्तेमाल किया जहां कैथोड और एनोड को यह सुनिश्चित करने के लिए रखा गया था कि जब मैं मगरमच्छ क्लिप संलग्न करता हूं तो वे जगह पर बने रहें। उम्मीद है कि तस्वीर इसे देखने में मदद करेगी।
• कैथोड और एनोड के लिए समाधान में समान गहराई के स्तर पर होना सबसे अच्छा है।
• मसाला जार में पानी डालें जहां इलेक्ट्रोड आंशिक रूप से पानी में डूबे हुए हैं, पानी में कम से कम एक सेमी मैं कहूंगा। जब आप इसमें नमक का घोल डालते हैं तो आप बर्तन में कुछ जगह छोड़ना चाहते हैं।

चरण 3: अपनी सर्किटरी सेट करें

• मैंने एक एडफ्रूट मेट्रो माइक्रोप्रोसेसर का इस्तेमाल किया, लेकिन बाजार के अधिकांश माइक्रोप्रोसेसर अलग-अलग पिन विकल्पों के समान हैं।

• मैंने सर्किट को निम्नानुसार स्थापित किया:

  • एक तार को 5 वी से कनेक्ट करें। एक मगरमच्छ क्लिप के एक तरफ दूसरे छोर पर संलग्न करें। मगरमच्छ क्लिप के दूसरे पक्ष को अपने किसी एक इलेक्ट्रोड से जोड़ दें। यह आपका एनोड होगा।
  • एक तार को A0 से कनेक्ट करें और दूसरे छोर को अपने बोर्ड से कनेक्ट करें। A0 और अपने बोर्ड से जुड़े तार के अनुरूप एक और तार जोड़ें।
  • अपने बोर्ड पर इस तार से 10 kOhm रोकनेवाला कनेक्ट करें। रोकनेवाला के दूसरे छोर पर, सिस्टम को जमीन से जोड़ने के लिए एक तार का उपयोग करें।
  • अपने माइक्रोप्रोसेसर पर एक और तार को जमीन से कनेक्ट करें और अपने ब्रेडबोर्ड पर जमीन से जुड़े अपने दूसरे तार के बगल में।
  • सेट अप के लिए तस्वीरें देखें

चरण 4: कोड संकलित / सत्यापित करें और अपलोड करें

मैंने निम्नलिखित कोड का उपयोग किया है जो उदाहरण मूल बातें ReadAnalogVoltage के तहत Arduino एप्लिकेशन पर सहेजा गया है। मुझे आशा है कि यह काम किया। डेटा मेरी अपेक्षा के अनुरूप नहीं था, क्योंकि अधिक खारे पानी को जोड़ने पर वोल्टेज कम हो गया था। मैंने कोड के उद्देश्य के बारे में कुछ और सोचा और सिस्टम में जोड़े गए मूल 5 वी से आउटपुट घटाकर एक सही वोल्टेज करने का फैसला किया। मैंने तब एकाग्रता (गणना- मैं अगले चरण में बात करूंगा) और सही वोल्टेज का उपयोग करके एक अंशांकन वक्र बनाया, जो अब वोल्टेज को नमक के साथ बढ़ने के रूप में दिखाता है। अगर किसी के पास कुछ सलाह है कि मैं कहां गलत हो सकता हूं तो कृपया मुझे बताएं।

दिलचस्प बात यह है कि जब भी मैंने समाधान से कैथोड या एनोड को हटाया तो सीरियल मॉनिटर 5.00 V का आउटपुट पढ़ता है।

चरण 5: डेटा का विश्लेषण

• प्रत्येक इंजेक्शन के लिए जोड़े गए नमक की सांद्रता इंजेक्शन की मात्रा (यानी 1 एमएल = 0.001 एल) से आपके नमक के घोल की मात्रा को गुणा करके और फिर कुल मात्रा से विभाजित करके पाई जाती है (तो मान लें कि आप 250 एमएल = 0.250 से शुरू करते हैं) एल, पहले इंजेक्शन के लिए कुल मात्रा ०.२५१ एल है)। फिर आप (0.001L*molarity)/(कुल आयतन या 0.251 L) को विभाजित करके एकाग्रता की गणना करेंगे।
• नमक के प्रत्येक घोल को मिलाने के बाद नमूना घोल की सांद्रता की गणना करें।
• मैंने प्रारंभिक 5.00 वी से आउटपुट वोल्टेज घटाकर वोल्टेज को सही किया। इसने मुझे एकाग्रता बनाम वोल्टेज का सकारात्मक अंशांकन वक्र दिया, जिसकी मुझे उम्मीद थी, क्योंकि समाधान में इलेक्ट्रोलाइट के अलावा समाधान के प्रतिरोध को कम करना चाहिए और वर्तमान प्रवाह की अनुमति देना चाहिए अधिक प्रभावशाली रुप से।
• नोट: मेरे रेखांकन के लिए रैखिक सीमा भयानक है। मैं बहुत कम सांद्रता के साथ या छोटे इंजेक्शन वॉल्यूम का उपयोग करके NaCl समाधान बनाने की अत्यधिक अनुशंसा करता हूं। मैंने प्रयोग की शुरुआत में ही अधिकतम पता लगाना शुरू कर दिया था।
• अन्य आयनिक लवणों को पानी में घोलकर इसी प्रक्रिया से प्रयोग किया जा सकता है। अगर मेरे पास कोई होता तो मैं एप्सम नमक के साथ परीक्षण करता।

सन्दर्भ:

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Ch…

इन पृष्ठों ने मुझे यह समझने में मदद की कि जब बढ़ती सांद्रता पर नमक के घोल में बिजली डाली गई तो वोल्टेज में बदलाव की उम्मीद कैसे की जा सकती है।