Bestimmung der Zersetzungsspannung von Salzsäure

Dr. Gabriel Hetz, Gymnasium Eckental (27.6.97 / 30.7.97)


Ziel: Messung der Stromstärke einer Elektrolytlösung in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Aufnahme einer Spannungs-Stromkurve mit der Chembox.


Chemikalien:

  • Elektrolytlösung: Salzsäure (c = 1,0 mol/l ) Geräte:
  • Chembox CB2
  • Stromshunt DRS (nicht im Lieferumfang des Sensorpakets Chemie enthalten) oder ersatzweise ein Widerstand (R= 1 Ohm)
  • regelbarer Transformator (Bereich: 0V bis mindestens 4V)
  • 6 Experimentierkabel
  • 2 Platinelektroden
  • Becherglas 250 ml
  • Magnetrührer
  • Stativmaterial (Stativfuß mit Stativstange, 2 Doppelmuffen, 2 Universalklemmen)

Grundlagen und Auswertung:

Das Ohmsche Gesetz gilt für Elektrolytlösungen erst nach Erreichen der Zersetzungsspannung, die mittels des Geradenwerkzeugs der Chembox aus der aufgenommenen U-I-Kurve bestimmt werden kann. (siehe Auswertungsbeispiel unten).


Versuchsaufbau:


Vorbereitung Hardware:


  • Spannungsmessung Sensor (K1) der Chembox
  • Strommessung Sensor (K2) der Chembox

Vorbereitung Chemie:

Einfüllen von ca. 150 ml Salzsäure (c=1 mol/l) in das Becherglas.


Vorbereitung Software:

Messen > Einstellen:

a)

Farbe Formle Größe Einheit Name
Grün K1 U V Spannung
Rot K2 I A Stromstärke

b) Im Dialogfeld "Chembox" sind folgende Einstellungen vorzunehmen:

  • Anklicken "Sensor 1", dann Pfeil im Dialogfeld "Pool" und "leeres Feld" auswählen, "OK".
  • Anklicken "Sensor 2", dann Pfeil im Dialogfeld "Pool" und "Shunt 1R" (entspricht R = 1 Ohm) auswählen, "OK".

c) Meßbereich einstellen:

Eines der farbigen Kanal-Quadrate anklicken. Es öffnet sich die Dialogbox "Meßbereich".

  von bis  
Spannung 0,0V 4,0V Fix
Stromstärke -3,0E-3A 150,0E-3A  

Menuleiste: Optionen > Meßtakt (50 ms)


Kalibrierung der Sensoren:

Bei Verwendung des Strom-Shunts DRS (Zubehör zur Chembox) ist eine Kalibrierung nicht notwendig.

Ansonsten: Vorgehen wie in Vorbereitung Software 1b) beschrieben. Vor dem Drücken des "OK"-Buttons: Kalibrierung des verwendeten Widerstands durch Strom 0,0 A und einem nicht allzu hohen Strom, der mittels eines Amperemeters gleichzeitig gemessen werden muß.


Versuchsdurchführung:

- Messen > Schreiber:

  • Y-Farbmarke anklicken, dann das Wort "Stromstärke" anklicken.
  • X-Farbmarke anklicken und "Spannung" aktivieren.

- Messen > Anzeige:

  • "Grünes Quadrat" anklicken und "Spannung" auswählen
  • "Rotes Quadrat" anklicken und "Stromstärke" auswählen
  • anschließend Meßwerte auf Plausibilität überprüfen (kurzzeitiges Anlegen einer Spannung von 3V; es müssen beide Zeiger in den positiven Meßbereich ausschlagen, sonst Kabel am jeweiligen Sensoreingang vertauschen! Elektroden anschließend kurz aus der Lösung nehmen um Elektrolysegase zu entfernen).

- Messen > Schreiber:

  • Schalter "EIN" und Linienbreite "dick" aktivieren
  • Spannung am Transformator langsam von 0V beginnend hochregeln.

Auswertung:

Die Auswertung, d.h. das genaue Auffinden der Zersetzungsspannung erfolgt durch Anlegen von 2 Tangenten (siehe Beispiel unten).

Auswertung

Beispiel-Messung: HCl (c=1,0 mol/l).


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