Rozważ dwie baterie otaczające elektrodę miedzianą:
Baterie cynkowo-miedziane i miedziano-srebrne.
W pierwszym ogniwie, zwanym ogniwem Daniella, elektrody są wykonane z cynku i miedzi i zauważamy, że cynk ulega utlenianiu, to znaczy oddaje elektrony miedzi, będąc zatem anodą. Z kolei elektroda miedziana działa jak katoda, odbierając elektrony i redukując się.
Można jednak zaobserwować, że w drugim stosie, elektrodach miedziano-srebrowych, miedź pracuje nie jako katoda, ale jako anoda, tym razem utleniając się.
To pokazuje nam, że porównując te trzy elektrody, tendencja do cierpienia na redukcję działa w następujący sposób:
| Cynk < Miedź < Srebro |
Tak więc ta zdolność do poddania się redukcji nazywa się Potencjał redukcyjny (Eczerwony). Ponieważ wartość ta zależy od ciśnienia, temperatury i stężenia roztworu, a standardowy potencjał (lub normalny, w temperaturze 25°C, ciśnieniu 1atm i stężeniu 1,0 mol/L), który jest oznaczony symbolem I0. Jest też odwrotnie, jest there Potencjał utleniający (Etlen), który w tym przypadku ma porządek rosnący:
| Cynk > Miedź > Srebro |
Im niższy standardowy potencjał redukcyjny, tym większa zdolność metalu do oddawania elektronów i odwrotnie. Podobnie, im niższy standardowy potencjał utleniania, tym większa zdolność metalu do przyjmowania elektronów i odwrotnie.
| W stosie gatunki o najwyższym Ered ulegają redukcji, a inne gatunki o najwyższym Eoxy ulegają utlenianiu. |
Jeśli do jednego z tych ogniw zaadaptujemy woltomierz, taki jak na powyższym rysunku, zmierzymy natężenie wytwarzanego przez nie prądu elektrycznego, czyli jego siła elektromotoryczna (emf lub E) lub różnica potencjałów (U lub ddp)*. Wartość jest wyrażona w woltach (V), zwykle widniejąca na pakietach baterii i etykietach.
Różnica potencjałów (U lub ddp) akumulatora pokazana na etykiecie.
Siłę elektromotoryczną można wyrazić w postaci potencjału redukcji lub utleniania. Należy o tym pamiętać potencjały te mają tę samą wartość, ale mają przeciwne znaki.
Aby obliczyć napięcie baterii w stanie standardowym, używamy następującego wyrażenia:
| ∆I0 = AND0czerwony (katoda) - I0czerwony (anoda) |
lub
| ∆I0 = AND0tlen (anoda) - I0tlen (katoda) |
Tak więc na woltomierzu nie pojawiają się wartości bezwzględne każdej elektrody, ale różnica potencjałów między nimi.
*Rozważamy różnicę potencjałów równą sile elektromotorycznej, ponieważ obliczenie różnicy potencjałów generatora jest opisane równaniem: U = E – r.i, gdzie:
U = potencjalna różnica
E = siła elektromotoryczna
r = rezystancja wewnętrzna
i= natężenie prądu elektrycznego
Ale w chemii uważamy baterie za idealne generatory, tak że ich rezystancja wewnętrzna jest znikoma w stosunku do obwodu elektrycznego. Mamy więc U = E.
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/diferenca-potencial-uma-pilha.htm