Elektroda wodorowa - Polski Serwis Naukowy

Elektroda wodorowa: 1) elektroda platynowa, 2) pęcherzyki wodoru, 3) roztwór kwasu, 4) płuczka blokująca dostęp tlenu, 5) zbiornik z zapasem elektrolitu

Elektroda wodorowa – w elektrochemii, elektroda gazowa, wykonana z platyny pokrytej czernią platynową, omywaną gazowym wodorem pod ciśnieniem cząstkowym 101,325 kPa w temperaturze 273,15 K, zanurzona w roztworze o jednostkowej aktywności jonów wodorowych.

Kelwin – jednostka temperatury w układzie SI równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody, oznaczana K. Definicja ta odnosi się do wody o następującym składzie izotopowym: 0,00015576 mola 2H na jeden mol 1H, 0,0003799 mola 17O na jeden mol 16O i 0,0020052 mola 18O na jeden mol 16O[1].

Szereg napięciowy metali (inaczej szereg elektrochemiczny, szereg aktywności metali) to zestawienie pierwiastków chemicznych o własnościach metalicznych, według ich potencjału standardowego E0. Punktem odniesienia dla tego zestawienia jest elektroda wodorowa, której potencjał standardowy przyjmuje się umownie za zero.

Przez międzynarodową konwencję, elektroda wodorowa używana jest jako punkt odniesienia potencjału w elektrochemii. Przyjęto jej potencjał standardowy za zero $E^0 = 0$ (we wszystkich temperaturach) Potencjały innych elektrod odnoszą się do potencjału tej elektrody (w tej samej temperaturze). Odniesienie potencjału metalu do elektrody wodorowej jako standardu wynika między innymi ze sposobu reakcji metali z kwasami.

Elektrochemia jest działem chemii fizycznej, zajmującym się badaniem elektrycznych aspektów reakcji chemicznych, a także w mniejszym stopniu własnościami elektrycznymi związków chemicznych.

Potencjał standardowy, standardowy potencjał półogniwa, E° – siła elektromotoryczna ogniwa zbudowanego z odwracalnego półogniwa badanego, zawierającego jony o jednostkowej aktywności, oraz elektrody wodorowej, której potencjał przyjmuje się za równy 0 we wszystkich temperaturach, aby było możliwe określenie potencjału badanej elektrody (lewa strona na schematach). Jeśli badana elektroda jest anodą, to jej potencjał jest ujemny, jeśli natomiast jest katodą to jej potencjał jest dodatni. Potencjał standardowy rozumiany jest również jako wkład elektrody do standardowej siły elektromotorycznej ogniwa.

Wyróżnia się standardową elektrodę wodorową (SEW) pracującą w warunkach standardowych i normalną elektrodę wodorową (NEW) pracującą w warunkach normalnych. Czasem również wyróżnia się odwracalną elektrodę wodorową (gdy pH <> 0 lub ciśnienie gazowego wodoru <> 100 kPa).

Warunki normalne — to ściśle określona temperatura i ciśnienie otoczenia, które stanowią rodzaj punktu odniesienia do niektórych obliczeń fizyko-chemicznych.

Wolt – jednostka potencjału elektrycznego, napięcia elektrycznego i siły elektromotorycznej, używana w układach jednostek miar SI, MKS i MKSA, oznaczana V.

Potencjał absolutny standardowej elektrody wodorowej oszacowany jest na 4,44 ± 0,02 V (w 25 °C).

Powtarzalność i interferencje

Elektroda wodorowa cechuje się znakomitą powtarzalnością (bias mniejszy niż 10 μV przy porównaniu potencjału dwóch dobrze wykonanych elektrod wodorowych).

Ze względu na adsorbcje, ważne jest chronienie powierzchni elektrody i elektrolitu od substancji organicznych i tlenu atmosferycznego. Nieorganiczne jony, które mogą się redukować również powinny być unikane (na przykład, Fe, CrO4).

Kationy redukujące się i osadzające się na elektrodzie również mogą być źródłem błędów w działaniu elektrody: srebro, rtęć, miedź, ołów, kadm i tal.

Substancje które mogą zdezaktywować ("zatruć") punkty katalityczne na powierzchni elektrody wodorowej to arsen, siarczki i inne związki siarki, substancje koloidalne, alkaloidy, i materiały spotykane w organizmach żywych.

Zobacz też

szereg napięciowy metali

Przypisy

↑ Standard hydrogen electrode (ang.) [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology („Gold Book”). Wyd. 2. Oksford: Blackwell Scientific Publications, 1997. Wersja internetowa: M. Nic, J. Jirat, B. Kosata: Standard hydrogen electrode (ang.), aktualizowana przez A. Jenkins. doi:10.1351/goldbook.S05917
D.T. Sawyer, A. Sobkowiak, J.L. Roberts, Jr., "Electrochemistry for Chemists, 2nd edition", John Wiley and Sons, Inc., 1995.
D.J.G. Ives, G.J. Janz, "Reference Electrodes. Theory and Practice", Academic Press, 1961.