Koliki je potencijal elektrode
Potencijal elektrode ili potencijal elektrode metala razlika je potencijala koja se javlja na granici metal-otopina kada je metal uronjen u otopinu elektrolita kao rezultat interakcije površinskih atoma metalnih iona smještenih u čvorovima kristalne rešetke s polarnim molekule vode orijentirane na površinu elektrode ... To je zbog stvaranja dvostrukog električnog sloja, odnosno asimetrične raspodjele nabijenih čestica na granici.
Pojava otapanja metala u elektrolitima koristi se u kemijskim izvorima električne energije. Metalna ploča dimljena u otopini vlastite soli, na ovaj ili onaj način, ima tendenciju da se otopi u njoj. Ova tendencija se ponekad naziva elastičnost metala pri otapanju.
Cinkova ploča uronjena u otopinu cinkovog sulfata ZnTAKA4 daje čestice cinka u otopinu u obliku pozitivno nabijenih iona.Zbog činjenice da ružičasti atomi odlaze u obliku pozitivno nabijenih iona, na cinčanoj ploči se stvara višak slobodnih elektrona i ona postaje negativno nabijena, a višak pozitivnih iona stvara se u sloju tekućine pri površini. cinka, pa je stoga ovaj sloj pozitivno opterećen. Na taj način na granici između tekućine i metala nastaje dvostruki električni sloj prostorno odvojenih naboja suprotnog predznaka.
Ovi naboji će se suprotstaviti daljnjem prolasku metala u otopinu - negativne ploče drže pozitivni metalni ion, a pozitivni naboj elektrolita gura metalni ion natrag prema ploči. Drugim riječima, električno polje dvostrukog sloja na granici metal-tekućina suprotstavlja se daljnjem prijelazu metalnih iona u otopinu. Uspostavlja se ravnoteža između sila težnje metala da pređe u otopinu, kemijske prirode, i električne sile koje su suprotstavljene.
Dijagram stvaranja dvostrukog električnog sloja na granici između metala i elektrolita
Dakle, zbog otapanja u elektrolitu, metalna elektroda dobiva određeni elektrodni (drugim riječima, elektrokemijski) potencijal u odnosu na elektrolit, koji ovisi o materijalu elektrode i sastavu elektrolita.
Međutim, elektrodni potencijali mogu biti pozitivni. To se događa u slučajevima kada pozitivni ioni otopine prolaze do elektrode, naelektrišući je pozitivno, a sloj elektrolita - negativno, na primjer, kada je bakrena ploča uronjena u dovoljno koncentriranu otopinu bakrenog sulfata (CuSO)4).
Dvostruki električni sloj može se usporediti s kondenzatorom, čija je jedna ploča metalna površina, a druga je sloj iona u otopini na metalnoj površini. Između suprotno nabijenih ploča i postoji razlika ili skok potencijala.
Skok potencijala na granici elektroda-otopina može poslužiti kao mjera redoks kapaciteta sustava. Međutim, nemoguće je izmjeriti takav skok potencijala ili, ekvivalentno, razliku potencijala između dviju faza. Ali možete izmjeriti e. itd. c. elementi sastavljeni od elektroda koje nas zanimaju i neke (u svim slučajevima iste) elektrode čiji se potencijal uvjetno uzima jednak nuli.
Izmjereno je itd. c. karakterizirat će redoks kapacitet elektrode koja nas zanima u odnosu na neku uvjetnu nulu. Tako dobivena vrijednost naziva se unutarnjim potencijalom metala.
Za mjerenje elektrodnog potencijala bilo kojeg metala potrebno je staviti drugu elektrodu u elektrolit, koja će pak imati određeni elektrodni potencijal, ovisno o materijalu iz kojeg je izrađena. Stoga se samo algebarski zbroj dvaju elektrodnih potencijala može izravno mjeriti.
Zbog toga se elektrodni potencijali različitih materijala određuju u odnosu na standard (vodikova elektroda, čiji se potencijal obično uzima kao nula.
Za mjerenje se mogu koristiti i druge referentne elektrode čiji je potencijal u odnosu na standardnu vodikovu elektrodu poznat. Ovaj potencijal se također nalazi na temelju mjerenja e. itd. c. krug sastavljen od odabrane referentne elektrode i standardne vodikove elektrode.
Ako je ispitivana elektroda spojena na standardnu vodikovu elektrodu negativna, tada se predznak » -» dodjeljuje unutarnjem potencijalu, u protivnom predznak «+».
Na primjer, potencijal elektrode cinka -0,76 V, bakra +0,34 V, srebra +0,8 V, izmjeren na ovaj način u otopini odgovarajuće soli metala, određuje se oduzimanjem negativnijeg potencijala od potencijala na -pozitivu.
Ako se dvije metalne ploče s različitim elektrodnim potencijalom stave u odgovarajući elektrolit, npr. u otopinu sumporne kiseline (H2SO4) stave cink (Zn) i bakar (Cth), tada će voltmetar spojen na te ploče pokazati napon između njih nešto više od 1 V.
Ovaj napon, u ovom slučaju nazvan e. itd. c. galvanski par, bit će posljedica razlike u elektrodnim potencijalima bakra, koji ima mali pozitivni potencijal, i cinka, koji ima značajan negativan potencijal. Takav uređaj je najjednostavniji galvanski članak — Voltin članak.
U galvanskom članku kemijska energija se pretvara u električnu i uz pomoć nje moguće je izvršiti električni rad zahvaljujući energiji kemijske reakcije.
Mjerenje e. itd. c. galvanske ćelije moraju biti proizvedene bez struje u krugu ćelije. Inače, izmjerena e. itd. s. bit će manji od vrijednosti definirane kao razlika između ravnotežnih potencijala dviju elektroda… Zapravo, određena koncentracija elektrona na elektrodama odgovara ravnotežnom potencijalu: što je pozitivniji niži, to je negativniji veći. Sukladno tome, drugačija je i struktura onog dijela dvostrukog sloja koji je u otopini.
Mjerenje e. itd. sćelija bez protoka struje obično se proizvodi kompenzacijskom metodom. Da biste ga primijenili, morate imati neke standard e. itd. s Kao takav standard služi takozvani normalni element. Najčešće koriste Westonov živa-kadmij normalni element, npr. itd. s. što je jednako 1,01830 V na 20 ° C.