Типы электродов

Электрод в электрохимическом элементе представляет собой двух- или трёхфазную систему, состоящую из окисленной и восстановленной форм одного и того же вещества, находящихся в равновесии.

Различают несколько типов электродов: электроды первого рода, электроды второго рода, газовые электроды, окислительно-восстановительные и др.

Электроды первого рода

К электродам первого рода относятся следующие электроды:

1. Металлические электроды – электроды, состоящие из металла, погруженного в раствор, содержащий катионы этого металла. Например, медный электрод первого рода.

Схематическая запись электрода: .

Реакция, протекающая на электроде: .

Уравнение Нернста:

,

так как .

Так как электродный потенциал зависит от активности катионов электролита, то металлические электроды первого рода называют также электродами, обратимыми относительно катиона.

2. Неметаллические электроды – электроды, состоящие из неметалла, погруженного в раствор, содержащий анионы этого неметалла. Например, селеновый электрод первого рода.

Схематическая запись электрода: .

Реакция, протекающая на электроде: .

Уравнение Нернста:

,

так как .

Этот электрод обратим относительно аниона.

3. Амальгамные электроды – электроды, состоящие из амальгамы металла (раствора металла в ртути), погруженного в раствор, содержащий катионы этого металла. Например, амальгамный кадмиевый электрод.

Схематическая запись электрода: .

Реакция, протекающая на электроде: .

Поскольку в таких системах может изменяться концентрация как окисленной формы ( ), так и восстановленной формы ( ),то уравнение Нернста для амальгамного кадмиевого электрода запишется следующим образом:

.

4. Газовые электроды – электроды, состоящие из инертного металла (обычно платины), находящегося в одновременном контакте с газом и с раствором, содержащим ионы этого газа. Газовые электроды могут быть обратимы относительно катиона или аниона.

Примером газового электрода, обратимого относительно катиона, является водородный электрод.

Схематическая запись электрода: .

Реакция, протекающая на электроде: .

Уравнение Нернста:

.

По водородной шкале потенциалов .

Примером газового электрода, обратимого относительно аниона, является кислородный электрод.

Схематическая запись электрода: .

Реакция, протекающая на электроде: .

Уравнение Нернста:

,

поскольку .

Как видно из приведенных выше электрохимических реакций, протекающих на электродах первого рода, одной из форм (окисленной или восстановленной) является простое соединение (атомы металла, неметалла или молекулы газа), а другой формой – ионы этого соединения.

Электроды второго рода

Электроды второго рода состоят из металла, покрытого малорастворимым соединением этого металла, и погруженного в раствор соли, содержащий анионы малорастворимого соединения. Название электрода аналогично названию малорастворимого соединения. Например, хлорсеребряный электрод второго рода – серебряный электрод, покрытый малорастворимым хлоридом серебра, погруженный в раствор растворимого хлорида калия.

Схематическая запись электрода: .

Реакция, протекающая на электроде: .

Уравнение Нернста:

Поскольку активности металлов и малорастворимых соединений равны единице, электроды второго рода обратимы относительно аниона.

К электродам второго рода также относятся оксидные электроды, состоящие из металла, покрытого оксидом этого металла, и находящемся в растворе, содержащем гидроксид-ионы. Например, ртуть-оксидный электрод второго рода.

Схематическая запись электрода: .

Реакция, протекающая на электроде:

.

Уравнение Нернста:

Электроды второго рода обладают высокой стабильностью и устойчивостью. Равновесный потенциал их хорошо воспроизводится, быстро устанавливается, поэтому такие электроды часто применяют в качестве электродов сравнения в практических измерениях.