Wenn wir ein Voltmeter in einer Batterie verwenden, können wir den Potentialunterschied (U oder ddp) oder die elektromotorische Kraft (EMK oder E) zwischen den beiden Elektroden feststellen. Es ist jedoch nicht möglich, auf diese Weise die Reduktions- oder Oxidationspotentiale jeder Elektrode zu identifizieren.
Wissenschaftler mussten diese Werte kennen, um Oxidations-Reduktions-Prozesse zu untersuchen, also etablierten sie eine Referenzzustand. Dies bedeutet, dass vereinbart wurde, das Potenzial jeder Elektrode in Bezug auf eine andere Elektrode unter den folgenden Standardbedingungen zu messen:
• Die Temperatur muss 25°C betragen;
• Druck bei 1,0 atm;
• Die Konzentration der Lösung, in die das Metall getaucht wird, muss 1,0 mol/L betragen.
Somit war die gewählte Elektrode die Wasserstoffelektrode, die unten dargestellt ist:
Diese Elektrode besteht aus einem Platindraht, der mit einer Platinplatte verbunden ist, die nicht an der Reaktion teilnimmt, in einem Rohr, das Wasserstoffgas enthält und in eine saure Lösung getaucht ist. Im Beispiel war die Lösung Schwefelsäure.
| Konventionell wird der Standard-Wasserstoffelektrode der Wert Null, soviel zum E0rot was die e angeht0oxy. |
Um den Potentialwert einer anderen Elektrode herauszufinden, bauen wir einfach einen Stapel der gewünschten Elektrode mit der Standard-Wasserstoffelektrode auf und messen den ddp mit einem Voltmeter. Der auf dem Voltmeter angezeigte Wert ist das Potential der gesuchten Elektrode, da das von Wasserstoff gleich Null ist.
Zum Beispiel verschalten wir eine Zinkelektrode mit der Wasserstoffelektrode, um herauszufinden, welches Reduktionspotential sie hat:
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Gemäß dem obigen Schema identifizierte das Voltmeter die Potentialdifferenz als gleich +0,76 (Δ E0 = +0,76). Wir stellen auch fest, dass die Zinkelektrode oxidiert ist, also die Anode ist; und die Wasserstoffelektrode reduziert, da sie die Kathode ist.
Also haben wir:
?E0 = E0rot (Kathode) - E0 rot (Anode)
0,76 = 0,00 - E0 rot (Zn)
E0 rot (Zn) = 0,00-0,76
E0 rot (Zn) = -0,76
Der negative Wert bedeutet, dass der Elektronenstrom von der Zinkelektrode (Anode) zur Wasserstoffelektrode fließt und sich somit wie eine Kathode verhält. Wäre sie positiv, wäre es umgekehrt und die Wasserstoffelektrode würde sich wie eine Anode verhalten. Dies zeigt sich, wenn wir eine Kupferelektrode mit der Standard-Wasserstoffelektrode verbinden:
?E0 = E0rot (Kathode) - E0 rot (Anode)
-0,34 = 0,00 - E0 rot (Zn)
E0 rot (Zn) = 0,00+0,34
E0 rot (Zn) = +0,34
Somit ist es möglich, die Reduktions- und Oxidationspotentiale für die unterschiedlichsten chemischen Spezies zu definieren. Die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) empfiehlt jedoch, nur Reduktionspotentiale zu verwenden. Und unabhängig vom verwendeten Metall steht in der Batteriedarstellung immer die Wasserstoffelektrode an erster Stelle, zum Beispiel:
Pt – H2 (g) 1atm / H3O1+ (wässrig) 1 mol/L // Cu2+ (wässrig) 1 mol/L / Cu
Unten in der Tabelle sind die Potenziale aufgeführt, die durch diese Methode der Verwendung der Standard-Wasserstoffelektrode erreicht werden, zusammen mit ihren jeweiligen Halbreaktionen:
Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie
Brasilianisches Schulteam
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FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Messung elektrochemischer Potentiale"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm. Zugriff am 28. Juni 2021.
