Standardna vodikova elektroda
1. platinska pločica koja je prevučena poroznom platinom (elektroplatiranje),
2. struja plinovitog vodika,
3. razrijeđena klorovodična kiselina s aktivitetom ili koncentracijom vodikovog iona H+ = 1 mol dm−3,
4. vodena brtva kola sprječava utjecaj kisika,
5. otopina metalne soli u kojoj se nalazi metal kojem se mjeri standardni elektrodni potencijal, koja je odvojena nekom dijafragmom, koja razdvaja otopine ali propušta ione.
Standardna vodikova elektroda sastoji se od elektrode od spužvaste platine uronjene u otopinu vodikovih iona aktiviteta 1 kroz koju se propušta plinoviti vodik pod tlakom od 101 325 Pa. Standardna vodikova elektroda u članku dogovorno se prikazuje uvijek lijevo:
- 2H+(aq) + 2e− → H2(g)
Redoks-potencijal standardne vodikove elektrode, pri svim temperaturama, dogovorno je uzet kao 0.[1]
Elektrodni potencijal je električni potencijal elektrokemijske ćelije u kojoj je ispitivana elektroda spojena kao katoda, a standardna vodikova elektroda (E = 0,000 V) kao anoda. Na katodi se uvijek događa redukcija a na anodi oksidacija. Elektrodni potencijal je po definiciji redukcijski potencijal. Prema IUPAC-ovu dogovoru, izraz elektrodni potencijal namijenjen je isključivo za polureakcije napisane kao redukcije. Predznak elektrodnog potencijala određen je predznakom dotičnog polučlanka spojenog sa standardnom vodikovom elektrodom. Pozitivni predznak upućuje na to da je reakcija spontana u odnosu na standardnu vodikovu elektrodu, to jest da se polučlanak spontano ponaša kao katoda.[2]
Standardni elektrodni potencijal (E°) određen je mjerenjem relativnih elektrodnih potencijala uz standardne uvjete (aktivitet 1, tlak 101 325 Pa i temperatura 25 °C) prema standardnoj vodikovoj elektrodi.
Zaroni li se metalna elektroda u otopinu elektrolita, na primjer srebrna elektroda u otopinu soli srebra, preći će, jer kemijski potencijal akceptora elektrona (u uzetom primjeru iona srebra Ag+) s obiju strana međufazne granične plohe općenito nije jednak, elektroni s metala (u kojemu su slobodno pokretljivi) kroz graničnu plohu u elektrolit dok se (za vrlo kratko vrijeme, tisućinke sekunde) uspostavi ravnoteža, to jest jednakost kemijskih potencijala. Zbog toga se poremećuje elektroneutralnost obiju faza, i elektroda i elektrolit dobiju električni naboj. U uzetom primjeru srebrna bi se elektroda nabila pozitivno, a elektrolit negativno; u drugom slučaju, elektroni mogu prijeći s elektrolita na elektrodu, te se faze nabijaju obrnuto nego u uzetom primjeru. U stvari, smatra se da uspostavljena ravnoteža nije statička, nego dinamička, to jest da u oba navedena slučaja elektroni neprestano prolaze kroz graničnu plohu u oba smjera, ali prolaze u jednom smjeru ispočetka brže nego u drugom, dok se u ravnotežnom stanju brzine u oba smjera ne izjednače:
- Ag - e– ⇆ Ag+
Zbog razdvajanja naboja nastaje na granici faza skok potencijala.
Izravno se, pokusom (eksperimentom), skok potencijala u međufaznom području na jednoj elektrodi ne može odrediti. Mjerenje razlike potencijala između dvije tačke zahtijeva da mjerni instrument bude s te dvije točke vodljivo spojen; u ovom slučaju to znači da instrument mora nužno biti spojen s dvije elektrode: onom na kojoj se želi mjeriti skok potencijala i drugom, zaronjenom u elektrolit na mjestu prema kojemu se razlika potencijala želi mjeriti; mjerni će instrument pokazivati zbroj razlika potencijala na svim granicama faza u tako uspostavljenom električnom krugu. Drugim riječima: može se mjeriti samo razlika među potencijalima elektroda elektrokemijskog sustava (na primjer elektromotorna sila galvanskog članka - elektromotornom silom galvanskog članka naziva se razlika između potencijala njegovih elektroda u ravnotežnom stanju, kada ne teče električna struja), a ne pad potencijala na pojedinim elektrodama.
Zahvaljujući činjenici da postoje elektrode s međufaznim područjem kroz koje je skok potencijala na određenoj temperaturi gotovo konstantan bez obzira na to u kakav su elektrolit zaronjene, može se ustanoviti skala relativnih potencijala u odnosu prema jednoj takvoj elektrodi, koja se naziva standardnom ili referentnom elektrodom. Elektroda čiji je potencijal na 25 °C uzet kao nula skale relativnih potencijala je standardna vodikova elektroda. Nju sačinjava platinska pločica koja je prevučena poroznom platinom (elektroplatiranje), zasićenom plinovitim vodikom pod tlakom 1 atm (101 325 Pa), i zaronjena u otopinu koja sadrži vodikove ione u koncentraciji 1 mol/l.[3]
- ↑ Standardna vodikova elektroda, [1] "Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar",Eni Generalić, KTF-Split, www.glossary.periodni.com, 2015.
- ↑ Elektrodni potencijal, [2] "Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar",Eni Generalić, KTF-Split, www.glossary.periodni.com, 2015.
- ↑ "Tehnička enciklopedija" (Elektrokemija), glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.