Ak použijeme voltmetr v batérii, budeme schopní identifikovať rozdiel v potenciáli (U alebo ddp) alebo elektromotorickej sile (emf alebo E) medzi týmito dvoma elektródami. Nie je však možné identifikovať redukčný alebo oxidačný potenciál každej elektródy týmto spôsobom.
Vedci potrebovali tieto hodnoty poznať na štúdium oxidačno-redukčných procesov, a tak založili a referenčný stav. To znamená, že bolo dohodnuté merať potenciál každej elektródy vo vzťahu k inej elektróde za nasledujúcich štandardných podmienok:
• Teplota musí byť 25 ° C;
• Tlak pri 1,0 atm;
• Koncentrácia roztoku, v ktorom je kov ponorený, musí byť 1,0 mol / l.
Zvolenou elektródou teda bola vodíková elektróda, ktorý je znázornený nižšie:
Táto elektróda je zložená z platinového drôtu pripojeného k platinovej doštičke, ktorá sa nezúčastňuje reakcie, vo vnútri trubice obsahujúcej plynný vodík a ponorenej do kyslého roztoku. V príklade bol roztokom kyselina sírová.
| Podľa konvencie bola štandardnej vodíkovej elektróde pridelená hodnota nula, toľko k E.0červená pokiaľ ide o E0oxy. |
Aby sme teda našli potenciálnu hodnotu ktorejkoľvek inej elektródy, jednoducho zostavíme stoh elektródy, ktorú chceme, so štandardnou vodíkovou elektródou a zmeriame ddp voltmetrom. Hodnota zobrazená na voltmetri bude potenciálom hľadanej elektródy, pretože vodík sa rovná nule.
Napríklad prepojíme zinkovú elektródu s vodíkovou elektródou, aby sme zistili, aký je jej redukčný potenciál:
Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)
Podľa vyššie uvedenej schémy voltmetr identifikoval potenciálny rozdiel ako rovný +0,76 (? E0 = +0,76). Tiež si všimneme, že zinková elektróda oxidovala, takže je to anóda; a vodíková elektróda sa zmenšila, čo je katóda.
Takže máme:
? E0 = E0red (katóda) - E0 červená (anóda)
0,76 = 0,00 - E0 červená (Zn)
E0 červená (Zn) = 0,00-0,76
E0 červená (Zn) = -0,76
Záporná hodnota znamená, že elektrónový prúd tečie zo zinkovej elektródy (anódy) k vodíkovej elektróde, takže sa správa ako katóda. Keby bol kladný, bolo by to naopak a vodíková elektróda by sa chovala ako anóda. To možno vidieť, keď prepojíme medenú elektródu so štandardnou vodíkovou elektródou:
? E0 = E0red (katóda) - E0 červená (anóda)
-0,34 = 0,00 - E0 červená (Zn)
E0 červená (Zn) = 0,00 + 0,34
E0 červená (Zn) = +0,34
Je teda možné definovať redukčný a oxidačný potenciál pre najrôznejšie chemické druhy. Medzinárodná únia pre čistú a aplikovanú chémiu (IUPAC) však odporúča používať iba redukčné potenciály. A bez ohľadu na použitý kov je v znázornení batérie vodíková elektróda vždy na prvom mieste, napríklad:
Pt - H2 (g) 1 atm / H3O1 + (aq) 1 mol / L // Cu2 + (aq) 1 mol / L / Cu
Ďalej v tabuľke sú uvedené potenciály dosiahnuté touto metódou použitia štandardnej vodíkovej elektródy spolu s ich príslušnými poloreakciami:
Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu
Brazílsky školský tím
Prajete si odkaz na tento text v školskej alebo akademickej práci? Pozri:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Meranie elektrochemických potenciálov“; Brazílska škola. Dostupné v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm. Prístup k 28. júnu 2021.
