پیلوت ولتایی گالوانیک

پیل گالوانیک ولتایی یک آزمایشگاه الکتروشیمی سه‌بعدی تعاملی است که در آن دانش‌آموزان نیمه‌پیل‌های ردوکس خودبه‌خودی را مونتاژ کرده و ولتاژ پیل را اندازه‌گیری می‌کنند. دو بشر شیشه‌ای حاوی الکترودهای فلزی غوطه‌ور در محلول‌های یونی خود هستند که توسط یک پل نمایی لوله U شکل KNO3 درخشان و یک مدار سیم خارجی با ولت‌متر دیجیتال به هم متصل شده‌اند. دانش‌آموزان می‌توانند الکترودها را برای جابجایی بین منیزیم، روی، آهن، مس و نقره انتخاب یا کلیک کنند، ماریته الکترولیت را تنظیم کنند، یا یک الکترود را از محلول بیرون بکشند تا مدار قطع شود. انیمیشن‌های زنده جریان الکترون‌های درخشان از آند به کاتد را نشان می‌دهند در حالی که کاتیون‌های K+ و آنیون‌های NO3- از طریق پل نمایی مهاجرت می‌کنند تا خنثی بودن الکتریکی را حفظ کنند.

• با پیل کلاسیک دنیل شروع کنید (چپ = Zn، راست = Cu در 1.0 M) و تأیید کنید که ولت‌متر +1.10 V را نشان می‌دهد و الکترون‌ها از Zn به Cu جریان دارند.
• الکترود چپ را به منیزیم (Mg) و الکترود راست را به نقره (Ag) تغییر دهید تا حداکثر پتانسیل پیل استاندارد +3.17 V به دست آید.
• همان فلز (مانند Cu و Cu) را برای هر دو نیمه‌پیل انتخاب کنید و تأیید کنید که پتانسیل پیل به 0.00 V کاهش می‌یابد و هیچ جریان الکترونی خالصی وجود ندارد.
• هر صفحه الکترود فلزی را به سمت بالا از محلول الکترولیت بیرون بکشید و مشاهده کنید که ولت‌متر بلافاصله به 0.00 V کاهش می‌یابد (مدار باز).
• تماشا کنید که یون‌های بنفش K+ و سبز NO3- درون پل نمایی جهت خود را معکوس می‌کنند وقتی Cu را در سمت چپ و Zn را در سمت راست قرار می‌دهید.

1. 1محاسبه پتانسیل پیل استاندارد E°cell = E°(cathode) - E°(anode) از پتانسیل‌های کاهش استاندارد.
2. 2شناسایی آند به عنوان محل اکسایش (E° منفی‌تر) و کاتد به عنوان محل کاهش (E° مثبت‌تر).
3. 3توضیح دهید چرا الکترون‌ها از طریق سیم خارجی از آند به کاتد حرکت می‌کنند در حالی که کاتیون‌های پل نمایی به سمت بشر کاتد مهاجرت می‌کنند.
4. 4تصیح کنید چه اتفاقی برای ولتاژ پیل می‌افتد وقتی هر دو الکترود یکسان هستند یا وقتی یک الکترود تماس خود را با الکترولیت از دست می‌دهد.

پرسش‌هایی که معلم‌ها می‌پرسند