Если мы используем вольтметр в батарее, мы сможем определить разницу в потенциале (U или ddp) или электродвижущей силе (ЭДС или E) между двумя электродами. Однако таким способом невозможно определить потенциалы восстановления или окисления каждого электрода.
Ученым нужно было знать эти значения для изучения окислительно-восстановительных процессов, поэтому они установили эталонное состояние. Это означает, что было решено измерять потенциал каждого электрода по отношению к другому электроду при следующих стандартных условиях:
• Температура должна быть 25 ° C;
• Давление 1,0 атм;
• Концентрация раствора, в который погружается металл, должна составлять 1,0 моль / л.
Таким образом, выбранный электрод был водородный электрод, который представлен ниже:
Этот электрод состоит из платиновой проволоки, соединенной с платиновой пластиной, которая не участвует в реакции, внутри трубки, содержащей газообразный водород, и погруженной в кислый раствор. В этом примере раствором была серная кислота.
| Стандартному водородному электроду условно присвоено значение нуль, так что для E0красный что касается E0окси. |
Таким образом, чтобы найти значение потенциала любого другого электрода, мы просто строим стопку электродов, которые нам нужны, со стандартным водородным электродом и измеряем ddp с помощью вольтметра. Значение, отображаемое на вольтметре, будет потенциалом искомого электрода, так как потенциал водорода равен нулю.
Например, мы соединяем цинковый электрод с водородным электродом, чтобы узнать, каков его восстановительный потенциал:
По приведенной схеме вольтметр определил разность потенциалов равной +0,76 (? E0 = +0,76). Также отметим, что цинковый электрод окислился, значит, это анод; а водородный электрод восстановлен, будучи катодом.
Итак, у нас есть:
? E0 = E0red (катод) - E0 красный (анод)
0,76 = 0,00 - E0 красный (Zn)
E0 красный (Zn) = 0,00-0,76
E0 красный (Zn) = -0,76
Отрицательное значение означает, что электронный ток течет от цинкового электрода (анода) к водородному электроду, таким образом ведя себя как катод. Если бы он был положительным, все было бы наоборот, и водородный электрод вел бы себя как анод. Это можно увидеть, когда мы соединяем медный электрод со стандартным водородным электродом:
? E0 = E0red (катод) - E0 красный (анод)
-0,34 = 0,00 - E0 красный (Zn)
E0 красный (Zn) = 0,00 + 0,34
E0 красный (Zn) = +0,34
Таким образом, можно определить потенциалы восстановления и окисления для самых различных химических соединений. Однако Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC) рекомендует использовать только восстановительные потенциалы. И, независимо от используемого металла, в представлении батареи водородный электрод всегда стоит на первом месте, например:
Pt - H2 (г) 1атм / H3O1 + (водн.) 1 моль / л // Cu2 + (водн.) 1 моль / л / Cu
В таблице ниже перечислены потенциалы, достигаемые этим методом с использованием стандартного водородного электрода, вместе с соответствующими полуреакциями:
Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет
Бразильская школьная команда
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm