Aký je potenciál elektródy

Elektródový potenciál alebo elektródový potenciál kovu je potenciálny rozdiel, ktorý nastáva na rozhraní kov-roztok, keď je kov ponorený do roztoku elektrolytu v dôsledku interakcie povrchových atómov kovových iónov umiestnených v uzloch kryštálovej mriežky s polárnym molekuly vody orientované k povrchu elektródy ... Je to spôsobené vytvorením elektrickej dvojitej vrstvy, teda asymetrickým rozložením nabitých častíc na hranici.

Fenomén rozpúšťania kovov v elektrolytoch sa využíva v chemických zdrojoch elektriny. Kovový tanier údený v roztoku vlastnej soli tak či onak má tendenciu sa v ňom rozpúšťať. Táto tendencia sa niekedy nazýva elasticita rozpúšťania kovu.

Zinková platňa ponorená do roztoku síranu zinočnatého ZnTAKA4 dáva do roztoku častice zinku vo forme kladne nabitých iónov.Vzhľadom na to, že ružové atómy odchádzajú vo forme kladne nabitých iónov, na zinkovej doske sa vytvára prebytok voľných elektrónov a tá sa stáva záporne nabitá a vo vrstve kvapaliny pri povrchu sa vytvára prebytok kladných iónov. zinku, a preto je táto vrstva pozitívne zaťažená. Na rozhraní medzi kvapalinou a kovom tak vzniká elektrická dvojitá vrstva priestorovo oddelených nábojov opačného znamienka.

Tieto náboje budú brániť ďalšiemu prechodu kovu do roztoku – záporné platne držia kladný kovový ión a kladný náboj elektrolytu tlačí kovový ión späť k doske. Inými slovami, elektrické pole dvojitej vrstvy na rozhraní kov-kvapalina pôsobí proti ďalšiemu prechodu kovových iónov do roztoku. Vytvorí sa rovnováha medzi silami tendencie kovu prechádzať do roztoku, chemickej povahy a elektrické sily, ktoré sú proti sebe.

Schéma vzniku elektrickej dvojvrstvy na rozhraní medzi kovom a elektrolytom

Kovová elektróda teda v dôsledku rozpustenia v elektrolyte získava určitý elektródový (inými slovami elektrochemický) potenciál vzhľadom na elektrolyt, ktorý závisí od materiálu elektródy a zloženia elektrolytu.

Elektródové potenciály však môžu byť kladné. Stáva sa to v prípadoch, keď kladné ióny roztoku prechádzajú k elektróde, kladne ju nabíjajú, a vrstva elektrolytu záporne, napríklad keď je medená platňa ponorená do dostatočne koncentrovaného roztoku síranu meďnatého (CuSO)4).

Elektrickú dvojitú vrstvu možno prirovnať ku kondenzátoru, ktorého jedna z dosiek je kovový povrch a druhá je vrstva iónov v roztoku na kovovom povrchu. Medzi opačne nabitými doskami a je rozdiel alebo skok v potenciáli.

Potenciálny skok na rozhraní elektróda-roztok môže slúžiť ako miera redoxnej kapacity systému. Nie je však možné zmerať takýto potenciálny skok alebo ekvivalentne potenciálny rozdiel medzi týmito dvoma fázami. Ale môžete merať napr. atď. c) prvky zložené z elektród, ktoré nás zaujímajú, a niektorej (vo všetkých prípadoch rovnakej) elektródy, ktorej potenciál je podmienene nulový.

Bolo to merané atď. c) bude charakterizovať redoxnú kapacitu elektródy, ktorá nás zaujíma, vzhľadom k nejakej podmienenej nule. Takto získaná hodnota sa nazýva vnútorný potenciál kovu.

Na meranie elektródového potenciálu akéhokoľvek kovu je potrebné umiestniť do elektrolytu druhú elektródu, ktorá bude mať zase určitý elektródový potenciál v závislosti od jej materiálu. Preto je možné priamo merať iba algebraický súčet dvoch elektródových potenciálov.

Z tohto dôvodu sa elektródové potenciály rôznych materiálov určujú s ohľadom na štandard (vodíková elektróda, ktorej potenciál sa zvyčajne považuje za nulový.

Na meranie možno použiť aj iné referenčné elektródy, ktorých potenciál vzhľadom na vodíkovú štandardnú elektródu je známy. Tento potenciál sa zisťuje aj na základe merania napr. atď. c) obvod zložený z vybranej referenčnej elektródy a štandardnej vodíkovej elektródy.

Ak je študovaná elektróda pripojená k štandardnej vodíkovej elektróde záporná, potom znamienko » -» je priradené vnútornému potenciálu, v opačnom prípade znamienko «+».

Napríklad elektródový potenciál zinku -0,76 V, medi +0,34 V, striebra +0,8 V, meraný týmto spôsobom v roztoku zodpovedajúcej kovovej soli, sa určí odpočítaním zápornejšieho potenciálu od potenciálu v -pozitíve.

Ak sú dve kovové platne s rôznym elektródovým potenciálom umiestnené v zodpovedajúcom elektrolyte, napríklad v roztoku kyseliny sírovej (H2SO4) umiestnenom zinku (Zn) a medi (Cth), potom voltmeter pripojený k týmto platniam ukáže napätie medzi majú o niečo viac ako 1 V.

Toto napätie, v tomto prípade nazývané napr. atď. c) galvanický pár, bude spôsobený rozdielom elektródových potenciálov medi, ktorá má malý kladný potenciál, a zinku, ktorý má výrazný negatívny potenciál. Takýmto zariadením je najjednoduchší galvanický článok — Volta článok.

V galvanickom článku sa chemická energia premieňa na elektrickú energiu a s jej pomocou je možné vykonávať elektrickú prácu vďaka energii chemickej reakcie.

Meranie e. atď. c) galvanické články sa musia vyrábať v neprítomnosti prúdu v obvode článku. V opačnom prípade namerané e. atď. s. bude menšia ako hodnota definovaná ako rozdiel medzi rovnovážnymi potenciálmi dvoch elektród... V skutočnosti určitá koncentrácia elektrónov na elektródach zodpovedá rovnovážnemu potenciálu: čím je kladnejší, tým zápornejší je vyšší. V súlade s tým je štruktúra tej časti dvojitej vrstvy, ktorá je v roztoku, tiež odlišná.

Meranie e. atď. sčlánok bez toku prúdu sa zvyčajne vyrába kompenzačnou metódou. Ak ju chcete použiť, musíte mať nejaké štandardné atď. s Ako taký štandard slúži takzvaný normálny prvok. Najčastejšie používajú Westonov ortuťovo-kadmiový normálny prvok, napr. atď. s ktorým sa rovná 1,01830 V pri 20 °C.