Jeśli użyjemy woltomierza w baterii, będziemy w stanie zidentyfikować różnicę potencjałów (U lub ddp) lub siły elektromotorycznej (emf lub E) między dwiema elektrodami. Jednak nie jest możliwe zidentyfikowanie w ten sposób potencjału redukcji lub utleniania każdej elektrody.
Naukowcy musieli znać te wartości, aby badać procesy oksydacyjno-redukcyjne, więc ustalili stan odniesienia. Oznacza to, że uzgodniono pomiar potencjału każdej elektrody w stosunku do innej elektrody w następujących standardowych warunkach:
• Temperatura musi wynosić 25°C;
• Ciśnienie przy 1,0 atm;
• Stężenie roztworu, w którym zanurzony jest metal, musi wynosić 1,0 mol/l.
Tak więc wybrana elektroda była elektroda wodorowa, który jest przedstawiony poniżej:
Elektroda ta składa się z drutu platynowego połączonego z płytką platynową, która nie uczestniczy w reakcji, wewnątrz rurki zawierającej gazowy wodór i zanurzonej w roztworze kwaśnym. W przykładzie roztworem był kwas siarkowy.
| Umownie, standardowej elektrodzie wodorowej przypisano wartość zero, tyle o E0czerwony jak dla E0tlen. |
Tak więc, aby znaleźć wartość potencjału dowolnej innej elektrody, po prostu budujemy stos wybranej elektrody ze standardową elektrodą wodorową i mierzymy ddp woltomierzem. Wartość wyświetlana na woltomierzu będzie potencjałem poszukiwanej elektrody, ponieważ potencjał wodoru jest równy zeru.
Na przykład łączymy elektrodę cynkową z elektrodą wodorową, aby dowiedzieć się, jaki jest jej potencjał redukcyjny:
Zgodnie z powyższym schematem woltomierz zidentyfikował różnicę potencjałów jako równą +0,76 (AE0 = +0,76). Zauważamy również, że elektroda cynkowa uległa utlenieniu, więc jest to anoda; a elektroda wodorowa zredukowana, będąc katodą.
Więc mamy:
?E0 = E0red (katoda) - E0 czerwona (anoda)
0,76 = 0,00 - E0 czerwony (Zn)
E0 czerwony (Zn) = 0,00-0,76
E0 czerwony (Zn) = -0,76
Wartość ujemna oznacza, że prąd elektronowy przepływa z elektrody cynkowej (anody) do elektrody wodorowej, zachowując się w ten sposób jak katoda. Gdyby była dodatnia, byłoby odwrotnie, a elektroda wodorowa zachowywałaby się jak anoda. Widać to, gdy połączymy elektrodę miedzianą ze standardową elektrodą wodorową:
?E0 = E0red (katoda) - E0 czerwona (anoda)
-0,34 = 0,00 - E0 czerwony (Zn)
E0 czerwony (Zn) = 0,00+0,34
E0 czerwony (Zn) = +0,34
W ten sposób możliwe jest określenie potencjałów redukcji i utleniania dla najróżniejszych związków chemicznych. Jednak Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) zaleca stosowanie wyłącznie potencjałów redukcyjnych. I niezależnie od użytego metalu, w reprezentacji akumulatora elektroda wodorowa zawsze jest na pierwszym miejscu, na przykład:
Pt – H2 (g) 1atm / H3O1+ (aq) 1 mol/L // Cu2+ (aq) 1 mol/L / Cu
W poniższej tabeli wymieniono potencjały osiągane tą metodą przy użyciu standardowej elektrody wodorowej, wraz z ich odpowiednimi półreakcjami:
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Brazylijska drużyna szkolna
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm
