Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов

Абсолютные значения электродных потенциалов экспериментально определить невозможно. Однако можно определить разность электродных потенциалов. Поэтому для характеристики электродных процессов пользуются относительными значениями электродных потенциалов. Для этого находят разность потенциалов измеряемого электрода и электрода, потенциал которого условно принимают равным нулю.

За нуль принят потенциал стандартного водородного электрода. Такой электрод состоит из платинированной платины, контактирующей с газообразным водородом, находящимся под давлением 100 кПа (р = 1), и раствором, в котором активность ионов Н⁺ равна единице (рис.3). Водородный электрод относится к газовым электродам.

Рис. 3 Схема водородного электрода.

При контакте платины с молекулярным водородом происходит адсорбция водорода на платине. Адсорбированный водород, взаимодействуя с молекулами воды, переходит в раствор в виде ионов, оставляя в платине электроны. При этом платина заряжается отрицательно, а раствор – положительно. Возникает скачок потенциала между платиной и раствором. Наряду с переходом ионов в раствор идет обратный процесс восстановления ионов Н⁺ с образованием молекул водорода. Равновесие на водородном электроде можно представить в виде:

2Н⁺ + 2е Н₂

Абсолютное значение потенциала водородного электрода неизвестно, но условно считают за нуль потенциал стандартного водородного электрода, т.е. потенциал при р = 1 (100 кПа) и α_Н⁺ = 1 моль/л. Е⁰ 2Н⁺ /Н₂⁰ = 0 В.

Для определения потенциалов электродов по водородной шкале собирают гальванический элемент, одним из электродов которого является измеряемый, а вторым – стандартный водородный электрод.

Электродный потенциал по водородной шкале Е_э – это ЭДС электрохимической системы, в которой справа расположен данный электрод, а слева – стандартный водородный электрод, например:

Н₂, Pt 2H⁺ Zn²⁺ Zn; Н₂, Pt 2H⁺ Cu²⁺ Cu

Соответственно для водородно-цинкового элемента ЭДС равна

Е_э = Е⁰ Zn²⁺ /Zn - Е⁰ Н⁺ /Н₂ = Е Zn²⁺ /Zn

Для медно-водородного элемента ЭДС рассчитывают по уравнению:

Е_э = Е⁰ Cu²⁺ / Cu - Е⁰ Н⁺ /Н₂ = Е Cu²⁺ / Cu

Дата добавления: 2013-12-14