Si usamos un voltímetro en una batería, podremos identificar la diferencia de potencial (U o ddp) o fuerza electromotriz (fem o E) entre los dos electrodos. Sin embargo, no es posible identificar los potenciales de reducción u oxidación de cada electrodo de esta manera.
Los científicos necesitaban conocer estos valores para estudiar los procesos de oxidación-reducción, por lo que establecieron un estado de referencia. Esto significa que se acordó medir el potencial de cada electrodo en relación con otro electrodo en las siguientes condiciones estándar:
• La temperatura debe ser de 25 ° C;
• Presión a 1.0 atm;
• La concentración de la solución en la que se sumerge el metal debe ser de 1.0 mol / L.
Así, el electrodo elegido fue el electrodo de hidrógeno, que se representa a continuación:
Este electrodo está compuesto por un hilo de platino conectado a una placa de platino, que no participa en la reacción, dentro de un tubo que contiene gas hidrógeno y sumergido en una solución ácida. En el ejemplo, la solución fue ácido sulfúrico.
| Por convención, al electrodo de hidrógeno estándar se le ha asignado el valor cero, tanto para la E0rojo en cuanto a la E0oxi. |
Por lo tanto, para encontrar el valor potencial de cualquier otro electrodo, simplemente construimos una pila del electrodo que queremos con el electrodo de hidrógeno estándar y medimos el ddp con un voltímetro. El valor mostrado en el voltímetro será el potencial del electrodo buscado, ya que el del hidrógeno es igual a cero.
Por ejemplo, interconectamos un electrodo de zinc con el electrodo de hidrógeno para averiguar cuál es su potencial de reducción:
De acuerdo con el esquema anterior, el voltímetro identificó la diferencia de potencial como igual a +0,76 (? E0 = +0,76). También notamos que el electrodo de zinc se ha oxidado, por lo que es el ánodo; y el electrodo de hidrógeno reducido, siendo el cátodo.
Entonces tenemos:
? E0 = E0red (cátodo) - E0 rojo (ánodo)
0,76 = 0,00 - E0 rojo (Zn)
E0 rojo (Zn) = 0,00-0,76
E0 rojo (Zn) = -0,76
El valor negativo significa que la corriente de electrones fluye desde el electrodo de zinc (ánodo) al electrodo de hidrógeno, comportándose así como un cátodo. Si fuera positivo, sería al revés y el electrodo de hidrógeno se comportaría como un ánodo. Esto se puede ver cuando interconectamos un electrodo de cobre con el electrodo de hidrógeno estándar:
? E0 = E0red (cátodo) - E0 rojo (ánodo)
-0,34 = 0,00 - E0 rojo (Zn)
E0 rojo (Zn) = 0,00 + 0,34
E0 rojo (Zn) = +0,34
Así, es posible definir los potenciales de reducción y oxidación para las más variadas especies químicas. Sin embargo, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomienda el uso de potenciales de reducción únicamente. Y, independientemente del metal utilizado, en la representación de la batería, el electrodo de hidrógeno siempre es lo primero, por ejemplo:
Pt - H2 (g) 1atm / H3O1 + (aq) 1 mol / L // Cu2 + (aq) 1 mol / L / Cu
A continuación, se enumeran en la tabla los potenciales logrados mediante este método de uso del electrodo de hidrógeno estándar, junto con sus respectivas semirreacciones:
Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química
Equipo Escolar de Brasil
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm
