2. Измерение электродных потенциалов. Водородный электрод.

Абсолютные значения электродных потенциалов, которые характеризуют двойной электрический слой, измерить не удается, так как проводник, опущенный для измерения в раствор, сам создает свой двойной электрический слой.

В этом случае приходится измерять относительную разность потенциалов с каким-либо электродом, принимаемым за нулевую точку отчета.

На практике в качестве стандартного электрода используют не металл, а так называемый водородный электрод, потенциал которого воспроизводится с высокой точностью (рис.3).

Водородный электрод представляет собой платиновую пластинку, покрытую губчатой платиной и опущенную в раствор H₂SO₄ с активной концентрацией ионов водорода, равной 1 моль/л.

Через раствор пропускают водород под давлением 1 атм (101,3 кПа)

На границе раздела платиновой пластинки и серной кислоты идет процесс:

2 H⁺ + 2e 2H⁰ H₂

Потенциал водородного электрода принимается равным нулю.

Схематично водородный электрод изображается следующим образом:

Схема стандартного водородного электрода:

1. Платиновый электрод.

2. Подводимый газообразный водород.

3. Раствор кислоты (обычно HCl), в котором концентрация H+ = 1 моль/л.

4. Водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха.

5. Электролитический мост (состоящий из концентрированного р-ра KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.

Электродный потенциал такого электрода зависит от концентрации ионов водорода в растворе, от давления водорода в газовой фазе и от температуры.

3.Факторы, влияющие на величину электродного потенциала. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал.

В результате измерения электродных потенциалов металлов Е при различных условиях установили, что их величина зависит:

1) от природы веществ – участников электродного процесса;

2) от концентраций растворов, в которые погружены электроды;

3) от температуры системы.

Зависимость электродного потенциала Е от перечисленных факторов выражается уравнением Нернста:

E = E + , где:

R – универсальная газовая постоянная

T – абсолютная температура, К;

n – число электронов, принимающих участие в процессе на границе металл-раствор, численно равная заряду катиона в растворе;

[Meⁿ⁺] – молярная концентрация (при точных вычислениях – активность) ионов металла в растворе, моль/л;

E - так называемый стандартный электродный потенциал.

E = Е при = 0 то есть при [Meⁿ⁺] 1 моль/л.

Разность потенциалов, измеряемая при погружении металла в раствор собственного иона с активной концентрацией 1 моль/л относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого при 25 С условно принимается равным нулю, называется стандартным электродным потенциалом данного металла E (СЭП).

При подстановке всех констант и при стандартной температуре Т = 25 + 273 = 298К получим приведенное уравнение Нернста:

, или:

.

Задача. Рассчитать электродный потенциал медного электрода, погруженного в раствор собственной соли:

а) Молярная концентрация катионов меди (II) в растворе составляет 0,01 (10^-2) моль/л;

б) = 1 моль/л.

а) .

б) .