Εάν χρησιμοποιήσουμε ένα βολτόμετρο σε μια μπαταρία, θα είμαστε σε θέση να εντοπίσουμε τη διαφορά δυναμικού (U ή ddp) ή της ηλεκτροκινητικής δύναμης (emf ή E) μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων. Ωστόσο, δεν είναι δυνατό να προσδιοριστούν τα δυναμικά μείωσης ή οξείδωσης κάθε ηλεκτροδίου με αυτόν τον τρόπο.
Οι επιστήμονες έπρεπε να γνωρίζουν αυτές τις τιμές για να μελετήσουν τις διαδικασίες μείωσης της οξείδωσης, έτσι καθιέρωσαν ένα κατάσταση αναφοράς. Αυτό σημαίνει ότι συμφωνήθηκε να μετρηθεί το δυναμικό κάθε ηλεκτροδίου σε σχέση με ένα άλλο ηλεκτρόδιο υπό τις ακόλουθες τυπικές συνθήκες:
• Η θερμοκρασία πρέπει να είναι στους 25 ° C.
• Πίεση 1,0 atm.
• Η συγκέντρωση του διαλύματος στο οποίο βυθίζεται το μέταλλο πρέπει να είναι 1,0 mol / L.
Έτσι, το επιλεγμένο ηλεκτρόδιο ήταν το ηλεκτρόδιο υδρογόνου, που παρουσιάζεται παρακάτω:
Αυτό το ηλεκτρόδιο αποτελείται από σύρμα πλατίνας συνδεδεμένο σε πλάκα πλατίνας, το οποίο δεν συμμετέχει στην αντίδραση, μέσα σε ένα σωλήνα που περιέχει αέριο υδρογόνο και βυθισμένο σε ένα όξινο διάλυμα. Στο παράδειγμα, το διάλυμα ήταν θειικό οξύ.
| Συνήθως, στο τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου έχει εκχωρηθεί η τιμή μηδέν, τόσο πολύ για το Ε0το κόκκινο όπως για το Ε0οξυ. |
Έτσι, για να βρούμε τη δυνητική τιμή οποιουδήποτε άλλου ηλεκτροδίου, χτίζουμε απλώς ένα σωρό του ηλεκτροδίου που θέλουμε με το τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου και μετράμε το ddp με ένα βολτόμετρο. Η τιμή που εμφανίζεται στο βολτόμετρο θα είναι το δυναμικό του επιδιωκόμενου ηλεκτροδίου, καθώς η τιμή του υδρογόνου είναι ίση με το μηδέν.
Για παράδειγμα, διασυνδέουμε ένα ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου με το ηλεκτρόδιο υδρογόνου για να μάθουμε ποια είναι η δυνατότητα μείωσής του:
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Σύμφωνα με το παραπάνω σχήμα, το βολτόμετρο αναγνώρισε τη διαφορά δυναμικού ως ίση με +0,76 (? E0 = +0,76). Σημειώνουμε επίσης ότι το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου έχει οξειδωθεί, έτσι είναι η άνοδος. και το ηλεκτρόδιο υδρογόνου μειώθηκε, που είναι η κάθοδος.
Έχουμε λοιπόν:
? E0 = E0red (κάθοδος) - E0 κόκκινο (άνοδος)
0,76 = 0,00 - Ε0 κόκκινο (Zn)
Ε0 κόκκινο (Zn) = 0,00-0,76
Ε0 κόκκινο (Zn) = -0,76
Η αρνητική τιμή σημαίνει ότι το ρεύμα ηλεκτρονίου ρέει από το ηλεκτρόδιο ψευδάργυρου (άνοδος) στο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, συμπεριφέροντας έτσι μια κάθοδο. Εάν ήταν θετικό, θα ήταν το αντίστροφο, και το ηλεκτρόδιο υδρογόνου θα συμπεριφερόταν σαν μια άνοδο. Αυτό μπορεί να φανεί όταν διασυνδέουμε ένα ηλεκτρόδιο χαλκού με το τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου:
? E0 = E0red (κάθοδος) - E0 κόκκινο (άνοδος)
-0,34 = 0,00 - Ε0 κόκκινο (Zn)
Ε0 κόκκινο (Zn) = 0,00 + 0,34
E0 κόκκινο (Zn) = +0.34
Έτσι, είναι δυνατό να προσδιοριστούν τα δυναμικά μείωσης και οξείδωσης για τα πιο ποικίλα χημικά είδη. Ωστόσο, η Διεθνής Ένωση της Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) συνιστά τη χρήση μόνο των δυνατοτήτων μείωσης. Και, ανεξάρτητα από το μέταλλο που χρησιμοποιείται, στην αναπαράσταση της μπαταρίας, το ηλεκτρόδιο υδρογόνου έρχεται πάντα πρώτο, για παράδειγμα:
Pt - H2 (g) 1atm / H3O1 + (aq) 1 mol / L // Cu2 + (aq) 1 mol / L / Cu
Παρακάτω αναφέρονται στον πίνακα οι δυνατότητες που επιτυγχάνονται μέσω αυτής της μεθόδου χρήσης του τυπικού ηλεκτροδίου υδρογόνου, μαζί με τις αντίστοιχες ημι-αντιδράσεις τους:
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
Σχολική ομάδα της Βραζιλίας
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Μέτρηση ηλεκτροχημικών δυνατοτήτων" · Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.
