Hvis vi bruker et voltmeter i et batteri, vil vi kunne identifisere forskjellen i potensial (U eller ddp) eller elektromotorisk kraft (emf eller E) mellom de to elektrodene. Det er imidlertid ikke mulig å identifisere reduksjons- eller oksidasjonspotensialene til hver elektrode på denne måten.
Forskere trengte å kjenne disse verdiene for å studere oksidasjonsreduksjonsprosesser, så de etablerte en referansetilstand. Dette betyr at det ble avtalt å måle potensialet til hver elektrode i forhold til en annen elektrode under følgende standardbetingelser:
• Temperaturen må være på 25 ° C;
• Trykk ved 1,0 atm;
• Konsentrasjonen av løsningen der metallet er nedsenket, må være 1,0 mol / l.
Dermed var den valgte elektroden den hydrogenelektrode, som er representert nedenfor:
Denne elektroden er sammensatt av en platinakabel koblet til en platinaplate, som ikke deltar i reaksjonen, inne i et rør som inneholder hydrogengass og nedsenket i en sur løsning. I eksemplet var løsningen svovelsyre.
| Etter konvensjonen er standard hydrogenelektroden tildelt verdien null, så mye for E0rød som for E.0oxy. |
For å finne den potensielle verdien til en hvilken som helst annen elektrode, bygger vi bare en bunke av elektroden vi ønsker med standard hydrogenelektroden og måler ddp med et voltmeter. Verdien som vises på voltmeteret vil være potensialet til den søkte elektroden, siden den for hydrogen er lik null.
For eksempel forbinder vi en sinkelektrode med hydrogenelektroden for å finne ut hva reduksjonspotensialet er:
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
I henhold til skjemaet ovenfor identifiserte voltmeteret potensialforskjellen som lik +0,76 (? E0 = +0,76). Vi bemerker også at sinkelektroden har oksidert, så det er anoden; og hydrogenelektroden redusert, siden den er katoden.
Så vi har:
? E0 = E0red (katode) - E0 rød (anode)
0,76 = 0,00 - E0 rød (Zn)
E0 rød (Zn) = 0,00-0,76
E0 rød (Zn) = -0,76
Den negative verdien betyr at elektronstrømmen strømmer fra sinkelektroden (anoden) til hydrogenelektroden, og oppfører seg dermed som en katode. Hvis det var positivt, ville det være omvendt, og hydrogenelektroden ville oppføre seg som en anode. Dette kan sees når vi kobler en kobberelektrode med standard hydrogenelektroden:
? E0 = E0red (katode) - E0 rød (anode)
-0,34 = 0,00 - E0 rød (Zn)
E0 rød (Zn) = 0,00 + 0,34
E0 rød (Zn) = +0,34
Dermed er det mulig å definere reduksjons- og oksidasjonspotensialene for de mest varierte kjemiske artene. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) anbefaler imidlertid kun bruk av reduksjonspotensialer. Og uansett hvilket metall som brukes, i batterirepresentasjonen kommer alltid hydrogenelektroden først, for eksempel:
Pt - H2 (g) 1 atm / H3O1 + (aq) 1 mol / L // Cu2 + (aq) 1 mol / L / Cu
Oppført nedenfor i tabellen er potensialene som oppnås gjennom denne metoden for bruk av standard hydrogenelektrode, sammen med deres respektive halvreaksjoner:
Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi
Brasil skolelag
Vil du referere til denne teksten i et skole- eller akademisk arbeid? Se:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Måling av elektrokjemiske potensialer"; Brasilskolen. Tilgjengelig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm. Tilgang 28. juni 2021.