Care este potențialul electrodului

Potențialul de electrod sau potențialul de electrod al unui metal este o diferență de potențial care apare la interfața metal-soluție atunci când un metal este scufundat într-o soluție de electrolit ca urmare a interacțiunii atomilor de ioni metalici de suprafață localizați în nodurile unei rețele cristaline cu polari. molecule de apă orientate spre suprafața electrodului ... Acest lucru se datorează formării unui strat dublu electric, adică o distribuție asimetrică a particulelor încărcate la limită.

Fenomenul de dizolvare a metalelor în electroliți este utilizat în sursele chimice de energie electrică. O placă de metal afumată într-o soluție de sare proprie, într-un fel sau altul, tinde să se dizolve în ea. Această tendință este uneori numită elasticitatea de dizolvare a metalului.

O placă de zinc scufundată într-o soluție de sulfat de zinc ZnTAKA4 dă particule de zinc soluției sub formă de ioni încărcați pozitiv.Datorită faptului că atomii roz pleacă sub formă de ioni încărcați pozitiv, pe placa de zinc se formează un exces de electroni liberi și devine încărcat negativ, iar în stratul de lichid din apropierea suprafeței se formează un exces de ioni pozitivi. de zinc și, prin urmare, acest strat este încărcat pozitiv. În acest fel, la interfața dintre lichid și metal ia naștere un strat dublu electric de sarcini separate spațial de semn opus.

Aceste sarcini se vor opune trecerii ulterioare a metalului în soluție - plăcile negative rețin ionul metalic pozitiv, iar sarcina pozitivă a electrolitului împinge ionul metalic înapoi spre placă. Cu alte cuvinte, câmpul electric al stratului dublu de la interfața metal-lichid contracarează tranziția ulterioară a ionilor metalici în soluție.Se stabilește un echilibru între forțele de tendință a metalului de a intra în soluție, de natură chimică, și forțele electrice care sunt opuse.

Diagrama formării unui strat dublu electric la interfața dintre un metal și un electrolit

Astfel, datorită dizolvării în electrolit, electrodul metalic dobândește un anumit potențial de electrod (cu alte cuvinte, electrochimic) față de electrolit, care depinde de materialul electrodului și de compoziția electrolitului.

Cu toate acestea, potențialele electrodului pot fi pozitive. Acest lucru se întâmplă în cazurile în care ionii pozitivi ai soluției trec la electrod, încărcându-l pozitiv, iar stratul de electrolit - negativ, de exemplu, când o placă de cupru este scufundată într-o soluție suficient de concentrată de sulfat de cupru (CuSO)4).

Stratul dublu electric poate fi asemănat cu un condensator, una dintre plăcile căruia este suprafața metalică, iar cealaltă este un strat de ioni în soluție pe suprafața metalică. Între plăcile încărcate opus și există o diferență sau un salt de potențial.

Saltul de potențial la interfața electrod-soluție poate servi ca măsură a capacității redox a sistemului. Cu toate acestea, este imposibil să se măsoare un astfel de salt de potențial sau, echivalent, diferența de potențial dintre cele două faze. Dar puteți măsura e. etc. c. elemente compuse din electrozii care ne interesează și un singur electrod (același în toate cazurile), al cărui potențial se presupune în mod condiționat a fi zero.

S-a măsurat etc. c. va caracteriza capacitatea redox a electrodului care ne interesează în raport cu un zero condiționat. Valoarea astfel obtinuta se numeste potentialul intern al metalului.

Pentru a măsura potențialul de electrod al oricărui metal, este necesar să plasați un al doilea electrod în electrolit, care la rândul său va avea un anumit potențial de electrod, în funcție de materialul său. Prin urmare, numai suma algebrică a potențialelor a doi electrozi poate fi măsurată direct.

Din acest motiv, potențialele electrodului diferitelor materiale sunt determinate în raport cu un standard (un electrod de hidrogen, al cărui potențial este de obicei considerat zero.

Pentru măsurare pot fi utilizați și alți electrozi de referință al căror potențial față de electrodul standard de hidrogen este cunoscut. Acest potențial se găsește și pe baza măsurării e. etc. c. un circuit compus dintr-un electrod de referință selectat și un electrod standard de hidrogen.

Dacă electrodul studiat conectat la un electrod standard de hidrogen este negativ, atunci semnul » -» este atribuit potențialului intern, în caz contrar, semnul «+».

De exemplu, potențialul electrodului de zinc -0,76 V, cupru +0,34 V, argint +0,8 V, măsurat astfel într-o soluție de sare metalică corespunzătoare, se determină prin scăderea potențialului mai negativ din potențialul la -pozitiv.

Dacă două plăci metalice cu potențial de electrod diferit sunt plasate în electrolitul corespunzător, de exemplu, într-o soluție de acid sulfuric (H2SO4) plasată zinc (Zn) și cupru (Cth), atunci un voltmetru conectat la aceste plăci va indica o tensiune între ele puțin mai mult de 1 V.

Această tensiune, numită în acest caz e. etc. c. cuplul galvanic, se va datora diferenței de potențial electrozilor cuprului, care are un potențial pozitiv mic, și zincului, care are un potențial negativ semnificativ. Un astfel de dispozitiv este cea mai simplă celulă galvanică - celula Volta.

Într-o celulă galvanică, energia chimică este transformată în energie electrică și cu ajutorul ei este posibilă efectuarea de lucrări electrice datorită energiei unei reacții chimice.

Măsurarea e. etc. c. celulele galvanice trebuie produse în absenţa curentului în circuitul celulei. În caz contrar, e. etc. s. va fi mai mică decât valoarea definită ca diferența dintre potențialele de echilibru ale celor doi electrozi… De fapt, o anumită concentrație de electroni pe electrozi corespunde potențialului de echilibru: cu cât este mai pozitivă este mai mică, cu atât mai negativă este mai mare. În consecință, structura acelei părți a stratului dublu care este în soluție este, de asemenea, diferită.

Măsurarea e. etc. cuo celulă fără flux de curent este de obicei produsă prin metoda de compensare. Pentru a-l aplica, trebuie să aveți câteva standard e. etc. cu Așa-numitul element normal servește ca un astfel de standard. Cel mai frecvent ei folosesc elementul normal de mercur-cadmiu al lui Weston, de ex. etc. cu. care este egal cu 1.01830 V la 20 ° C.