หากเราใช้โวลต์มิเตอร์ในแบตเตอรี่ เราจะสามารถระบุความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า (U หรือ ddp) หรือแรงเคลื่อนไฟฟ้า (emf หรือ E) ระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองได้ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถระบุศักย์การเกิดรีดักชันหรือออกซิเดชันของอิเล็กโทรดแต่ละชนิดด้วยวิธีนี้ได้
นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องรู้ค่าเหล่านี้เพื่อศึกษากระบวนการลดการเกิดออกซิเดชัน ดังนั้นจึงสร้าง a สถานะอ้างอิง. ซึ่งหมายความว่าได้มีการตกลงที่จะวัดศักยภาพของอิเล็กโทรดแต่ละอิเล็กโทรดที่สัมพันธ์กับอิเล็กโทรดอื่นภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานดังต่อไปนี้:
• อุณหภูมิต้องอยู่ที่ 25 องศาเซลเซียส;
• ความดัน 1.0 atm;
• ความเข้มข้นของสารละลายในการแช่โลหะต้องเป็น 1.0 โมล/ลิตร
ดังนั้นอิเล็กโทรดที่เลือกคือ อิเล็กโทรดไฮโดรเจนซึ่งแสดงไว้ด้านล่าง:
อิเล็กโทรดนี้ประกอบด้วยลวดแพลตตินั่มที่เชื่อมต่อกับเพลตแพลตตินั่ม ซึ่งไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา ภายในหลอดที่มีก๊าซไฮโดรเจนและจุ่มลงในสารละลายที่เป็นกรด ในตัวอย่าง สารละลายคือกรดซัลฟิวริก
| ตามธรรมเนียมแล้ว อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานได้รับการกำหนดค่า ศูนย์มากสำหรับ E0สีแดง ส่วนอี0oxy. |
ดังนั้น ในการหาค่าศักย์ของอิเล็กโทรดอื่นๆ เราเพียงแค่สร้างสแต็คของอิเล็กโทรดที่เราต้องการด้วยอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานและวัด ddp ด้วยโวลต์มิเตอร์ ค่าที่แสดงบนโวลต์มิเตอร์จะเป็นค่าศักย์ของอิเล็กโทรดที่ต้องการ เนื่องจากค่าของไฮโดรเจนมีค่าเท่ากับศูนย์
ตัวอย่างเช่น เราเชื่อมต่ออิเล็กโทรดสังกะสีกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนเพื่อค้นหาว่าศักย์ไฟฟ้าลดลงเท่าใด:
ตามรูปแบบข้างต้น โวลต์มิเตอร์ระบุความต่างศักย์เท่ากับ +0.76(?E0 = +0.76) เรายังทราบด้วยว่าอิเล็กโทรดสังกะสีถูกออกซิไดซ์ ดังนั้นจึงเป็นขั้วบวก และไฮโดรเจนอิเล็กโทรดลดลงเป็นแคโทด
ดังนั้นเราจึงมี:
?E0 = E0red (แคโทด) - E0 สีแดง (แอโนด)
0.76 = 0.00 - E0 สีแดง (Zn)
E0 สีแดง (Zn) = 0.00-0.76
E0 สีแดง (Zn) = -0.76
ค่าลบหมายความว่ากระแสอิเล็กตรอนไหลจากอิเล็กโทรดสังกะสี (แอโนด) ไปยังอิเล็กโทรดไฮโดรเจน ซึ่งมีลักษณะเหมือนแคโทด หากเป็นบวก ก็จะเป็นอีกทางหนึ่ง และอิเล็กโทรดไฮโดรเจนจะมีพฤติกรรมเหมือนแอโนด สิ่งนี้สามารถเห็นได้เมื่อเราเชื่อมต่ออิเล็กโทรดทองแดงกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐาน:
?E0 = E0red (แคโทด) - E0 สีแดง (แอโนด)
-0.34 = 0.00 - E0 สีแดง (Zn)
E0 สีแดง (Zn) = 0.00+0.34
E0 สีแดง (Zn) = +0.34
ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดศักยภาพการรีดักชันและการเกิดออกซิเดชันสำหรับสารเคมีชนิดต่างๆ ที่หลากหลายที่สุด อย่างไรก็ตาม International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) แนะนำให้ใช้เฉพาะศักยภาพในการลดเท่านั้น และโดยไม่คำนึงถึงโลหะที่ใช้ ในการแทนแบตเตอรี่ อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมักจะมาก่อนเสมอ ตัวอย่างเช่น:
Pt – H2 (g) 1atm / H3O1+ (aq) 1 mol/L // Cu2+ (aq) 1 mol/L / Cu
รายการด้านล่างในตารางคือศักยภาพที่ได้จากวิธีการใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐาน ร่วมกับปฏิกิริยากึ่งปฏิกิริยาตามลำดับ:
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
ทีมโรงเรียนบราซิล
ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/medicao-dos-potenciais-eletroquimicos.htm