Potentiostaatti: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Potentiostaatti on laite, jonka avulla voidaan ohjata johtavan kennon sähkökemiallista potentiaalia. Oikealla koodilla potentiostaatteja voidaan käyttää myös solun välisen virran mittaamiseen ja liuoksen pitoisuuden ennustamiseen. Potentiostaatit voivat vaihdella elektrodien lukumäärässä, tässä ohjeessa on kolme elektrodia. Yllä on piirrekaavio luomastani potentiostaatista. Sain kaavion Journal of Chemical Education -lehdestä Gabriel N. Melonin kirjoittamasta artikkelista.

Vaihe 1: Kerää materiaalit

-Leipälauta

-Arduino

-Toimintogeneraattori

-DC -virtalähde

-Tietokone

-Johtava solu

-Elektrodit (käytin yhtä sinkkiä ja kahta kuparia)

-Johdot ja kaapelit

-5 op-vahvistinta (käytin LM741: tä)

-Kondensaattorit:

~ 2 x 100 nF

~ 470nF

-Vastukset

~ 200Ω

~ 510Ω

~ 1 kΩ

~ 10 kΩ

~ 12 kΩ

~ 24 kΩ

(Kuvassa Zener -diodi, jossa on LED ja toinen 200 kΩ: n vastus, mutta ei välttämätön)

Vaihe 2: Piirin rakentaminen Pt.1

Minusta on helpointa lisätä op-vahvistimet tasaisesti ensin. Liitä seuraavaksi jokainen nasta 7 (tämä on +6,5 V). Liitä jokainen nasta 4 (tämä on -6,5 V). Va ja Vb edustavat näitä (+) ja (-) jännitteitä, kun maa on edelleen maa.

Vaihe 3: Piirin rakentaminen Pt. 2

Täytä jäljellä olevat kondensaattorit, vastukset ja hyppyjohdot. Haluat tehdä leipälaudan (+) punaiset rivit -5V ja (-) sinisen rivin. Kiinnitä toimintogeneraattorin ja virtalähteen kaapelit korttiin.

Sivuhuomautus: Saatat huomata, että minulla on monia vastuksia. Tämä johtuu siitä, että minulla ei ole tarvittavien vastusten tarkkoja arvoja. Lisäsin useita vastuksia sarjaan haluttujen vastusten tekemiseksi.

Vaihe 4: Solun johtaminen

Luo johtava solu haluamastasi ratkaisusta. Aseta elektrodit liuokseen mittaamalla niiden etäisyydet toisistaan ja pitämällä etäisyydet aina tasaisina

Vaihe 5: Arduino

Liitä virtapiiri Arduinon liittimeen A0. Liitä myös Arduino maahan. Kun olet liitetty tietokoneeseen, voit suorittaa Arduino -koodin. Yllä olevaan koodiin voidaan tehdä muutoksia sen mukaan, kuinka monta termiä haluat keskiarvoa yhdessä.

Vaihe 6: Excel

Jotta potentiostaatti ilmoittaisi liuoksen pitoisuuden arvon, sinun on ensin luotava kalibrointikäyrä. Tee useita ratkaisuja (mitä enemmän, sitä parempi) ja kirjaa niiden virrat potentiostaatin lukemasta. Tee käyrä Excelissä. Käyrällä on pitoisuus x-akselilla ja virta y-akselilla. Todennäköisesti trendiviiva on logaritminen. Käytä tätä yhtälöä koodin toisesta viimeiseen riviin. Potentiostaatin pitäisi nyt pystyä määrittämään minkä tahansa liuoksen pitoisuus. (Pidä liuostyyppi vakiona. Potentiostaatti ei toimi, jos päätät vaihtaa NaCl: sta KCl: ksi.)