Als we een voltmeter in een batterij gebruiken, kunnen we het verschil in potentiaal (U of ddp) of elektromotorische kracht (emf of E) tussen de twee elektroden identificeren. Het is echter niet mogelijk om op deze manier de reductie- of oxidatiepotentialen van elke elektrode te identificeren.
Wetenschappers moesten deze waarden kennen om oxidatie-reductieprocessen te bestuderen, dus stelden ze een referentie staat:. Dit betekent dat is afgesproken om de potentiaal van elke elektrode ten opzichte van een andere elektrode te meten onder de volgende standaardvoorwaarden:
• De temperatuur moet 25°C zijn;
• Druk bij 1,0 atm;
• De concentratie van de oplossing waarin het metaal wordt ondergedompeld moet 1,0 mol/L zijn.
De gekozen elektrode was dus de waterstof elektrode, die hieronder wordt weergegeven:
Deze elektrode bestaat uit een platinadraad die is verbonden met een platinaplaat, die niet deelneemt aan de reactie, in een buis die waterstofgas bevat en is ondergedompeld in een zure oplossing. In het voorbeeld was de oplossing zwavelzuur.
| Volgens afspraak heeft de standaard waterstofelektrode de waarde gekregen: nul, tot zover de E0rood wat betreft de E0oxy. |
Dus om de potentiële waarde van een andere elektrode te achterhalen, bouwen we gewoon een stapel van de elektrode die we willen met de standaard waterstofelektrode en meten we de ddp met een voltmeter. De waarde die op de voltmeter wordt weergegeven, is de potentiaal van de gezochte elektrode, aangezien die van waterstof gelijk is aan nul.
We verbinden bijvoorbeeld een zinkelektrode met de waterstofelektrode om erachter te komen wat het reductiepotentieel is:
Volgens het bovenstaande schema identificeerde de voltmeter het potentiaalverschil als gelijk aan +0,76 (?E0 = +0,76). We merken ook op dat de zinkelektrode is geoxideerd, dus het is de anode; en de waterstofelektrode gereduceerd, zijnde de kathode.
Dus we hebben:
?E0 = E0rood (kathode) - E0 rood (anode)
0,76 = 0,00 - E0 rood (Zn)
E0 rood (Zn) = 0,00-0,76
E0 rood (Zn) = -0,76
De negatieve waarde betekent dat de elektronenstroom van de zinkelektrode (anode) naar de waterstofelektrode vloeit en zich dus als een kathode gedraagt. Als het positief was, zou het andersom zijn en zou de waterstofelektrode zich als een anode gedragen. Dit is te zien als we een koperelektrode met de standaard waterstofelektrode verbinden:
?E0 = E0rood (kathode) - E0 rood (anode)
-0,34 = 0,00 - E0 rood (Zn)
E0 rood (Zn) = 0,00+0,34
E0 rood (Zn) = +0.34
Het is dus mogelijk om de reductie- en oxidatiepotentialen voor de meest uiteenlopende chemische soorten te definiëren. De International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) beveelt echter alleen het gebruik van reductiepotentialen aan. En ongeacht het gebruikte metaal, in de weergave van de batterij, komt de waterstofelektrode altijd op de eerste plaats, bijvoorbeeld:
Pt – H2 (g) 1atm / H3O1+ (aq) 1 mol/L // Cu2+ (aq) 1 mol/L / Cu
Hieronder in de tabel zijn de potentialen die worden bereikt door deze methode van het gebruik van de standaard waterstofelektrode, samen met hun respectieve semi-reacties:
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Brazilië School Team
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm