Potentiostat: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ο ποτενσιοστάτης είναι μια συσκευή που επιτρέπει στον άνθρωπο να ελέγχει το ηλεκτροχημικό δυναμικό ενός αγώγιμου στοιχείου. Με τον σωστό κωδικό, οι ποτενσιοστάτες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση του ρεύματος σε ένα κύτταρο και την πρόβλεψη της συγκέντρωσης του διαλύματος. Οι ποτενσιοστάτες μπορεί να διαφέρουν ως προς τον αριθμό των ηλεκτροδίων, το ένα είναι ότι έχει τρία ηλεκτρόδια. Παρακάτω φαίνεται το σχηματικό κύκλωμα του ποτενσιοστάτη που δημιούργησα. Πήρα το σχηματικό από την Εφημερίδα της Χημικής Εκπαίδευσης από ένα άρθρο του Gabriel N. Meloni.

Βήμα 1: Συγκέντρωση υλικών

-Breadboard

-Ardduino

-Γεννήτρια λειτουργιών

-Τροφοδοτικό DC

-Υπολογιστή

-Αγωγική κυψέλη

-Ηλεκτρόδια (χρησιμοποίησα έναν ψευδάργυρο και δύο χαλκού)

-Σύρματα και καλώδια

-5 οπ-ενισχυτές (χρησιμοποίησα LM741)

-Πυκνωτές:

~ 2 x 100nF

70 470nF

-Αντιστάσεις

~ 200Ω

~ 510Ω

~ 1kΩ

~ 10kΩ

~ 12kΩ

~ 24kΩ

(Η δίοδος Zener με LED και η δεύτερη αντίσταση 200kΩ απεικονίζονται αλλά δεν είναι απαραίτητα)

Βήμα 2: Κατασκευή κυκλώματος Pt.1

Θεωρώ πιο εύκολο να προσθέσω πρώτα ομοιόμορφα τον χώρο των op-amp. Στη συνέχεια, συνδέστε κάθε ακίδα 7 (αυτό θα είναι το +6,5V). Συνδέστε κάθε πείρο 4 (αυτό θα είναι -6,5V). Οι Va και Vb θα αντιπροσωπεύουν αυτές τις τάσεις (+) και (-) ενώ η γείωση θα είναι ακόμα γειωμένη.

Βήμα 3: Κατασκευή κυκλώματος Pt. 2

Συμπληρώστε τους υπόλοιπους πυκνωτές, αντιστάσεις και καλώδια βραχυκυκλωτήρων. Θα θέλετε να κάνετε τις (+) κόκκινες σειρές του breadboard -5V και το (-) μπλε σειρά. Συνδέστε τα καλώδια από τη γεννήτρια λειτουργιών και το τροφοδοτικό στην πλακέτα.

Πλευρική σημείωση: Μπορεί να παρατηρήσετε ότι έχω πολλές αντιστάσεις. Αυτό οφείλεται στο ότι δεν έχω τις ακριβείς τιμές των απαιτούμενων αντιστάσεων. Πρόσθεσα πολλαπλές αντιστάσεις σε σειρά για να κάνω τις επιθυμητές αντιστάσεις.

Βήμα 4: Διεξαγωγή κυψέλης

Δημιουργήστε ένα αγώγιμο κύτταρο της επιθυμητής λύσης. Τοποθετήστε τα ηλεκτρόδια στο διάλυμα, μετρώντας τις αποστάσεις μεταξύ τους και διατηρώντας πάντα τις αποστάσεις σταθερές

Βήμα 5: Arduino

Συνδέστε το κύκλωμά σας στην είσοδο στην ακίδα A0 του Arduino. Συνδέστε επίσης το Arduino σας στη γείωση. Μόλις συνδεθεί στον υπολογιστή, μπορείτε να εκτελέσετε τον κώδικα Arduino. Οι αλλαγές στον παραπάνω κώδικα μπορούν να γίνουν ανάλογα με το πόσους όρους θα θέλατε να υπολογίσετε κατά μέσο όρο μαζί.

Βήμα 6: Excel

Για να αναφέρετε την ποτενσιοστάτη την τιμή της συγκέντρωσης του διαλύματος, πρέπει πρώτα να δημιουργήσετε μια καμπύλη βαθμονόμησης. Κάντε πολλαπλές λύσεις (όσο περισσότερο τόσο το καλύτερο) και καταγράψτε τα ρεύματά τους από την ανάγνωση του ποτενσιοστάτη. Κάντε την καμπύλη στο Excel. Η καμπύλη θα έχει συγκέντρωση στον άξονα x με ρεύμα στον άξονα y. Το πιθανότερο είναι ότι η γραμμή τάσης θα είναι λογαριθμική. Χρησιμοποιήστε αυτήν την εξίσωση στη δεύτερη έως την τελευταία γραμμή κώδικα. Ο ποτενσιοστάτης θα πρέπει τώρα να είναι σε θέση να καθορίσει τη συγκέντρωση οποιουδήποτε διαλύματος χρησιμοποιείται. (Διατηρήστε τον τύπο του διαλύματος σταθερό. Το potentiostat δεν θα λειτουργήσει εάν αποφασίσετε να αλλάξετε από NaCl σε KCl.)