Mekkora az elektróda potenciálja

A fém elektródpotenciálja vagy elektródpotenciálja olyan potenciálkülönbség, amely a fém-oldat határfelületén keletkezik, amikor egy fém elektrolit oldatba kerül, a kristályrács csomópontjaiban elhelyezkedő felületi fémionatomok poláris kölcsönhatása következtében. az elektróda felületére orientált vízmolekulák ... Ez egy elektromos kettős réteg kialakulásának köszönhető, vagyis a töltött részecskék aszimmetrikus eloszlása ​​a határon.

A fémek elektrolitokban való oldódásának jelenségét kémiai villamosenergia-forrásokban használják. A saját sóoldatban füstölt fémlemez így vagy úgy hajlamos feloldódni benne. Ezt a tendenciát néha a fém oldódási rugalmasságának is nevezik.

A ZnTAKA4 cink-szulfát oldatába merített cinklemez cinkrészecskéket ad az oldathoz pozitív töltésű ionok formájában.Tekintettel arra, hogy a rózsaszín atomok pozitív töltésű ionok formájában távoznak, a cinklemezen feleslegben szabad elektronok képződnek és az negatív töltésűvé válik, valamint a felület közelében lévő folyadékrétegben pozitív ionok feleslege képződik. Ez a réteg pozitívan terhelt. Ily módon a folyadék és a fém határfelületén ellentétes előjelű, térben elkülönülő töltésekből álló elektromos kettős réteg keletkezik.

Ezek a töltések ellenzik a fém további oldatba jutását – a negatív lemezek tartják a pozitív fémiont, és az elektrolit pozitív töltése visszanyomja a fémiont a lemez felé. Vagyis a fém-folyadék határfelületen a kettős réteg elektromos tere ellensúlyozza a fémionok további oldatba való átalakulását, egyensúly jön létre a fém oldódási hajlamának, kémiai természetű, ill. a szemben álló elektromos erők.

Az elektromos kettős réteg képződésének diagramja a fém és az elektrolit határfelületén

Így az elektrolitban való oldódás következtében a fémelektród az elektrolithoz képest bizonyos elektród (más szóval elektrokémiai) potenciált kap, amely az elektróda anyagától és az elektrolit összetételétől függ.

Az elektródpotenciálok azonban pozitívak is lehetnek. Ez olyan esetekben fordul elő, amikor az oldat pozitív ionjai az elektródához jutnak, pozitívan töltve, az elektrolitréteg pedig negatívan, például ha egy rézlemezt kellően tömény réz-szulfát (CuSO)4 oldatba merítünk.

Az elektromos kettős réteg egy kondenzátorhoz hasonlítható, melynek egyik lemeze a fémfelület, a másik pedig a fémfelületen lévő oldatban lévő ionréteg. Az ellentétes töltésű lemezek között potenciálkülönbség vagy ugrás van.

Az elektróda-oldat interfész potenciálugrása a rendszer redox kapacitásának mérésére szolgálhat. Ilyen potenciálugrást, vagy ennek megfelelően a két fázis közötti potenciálkülönbséget azonban nem lehet mérni. De lehet mérni pl. stb. c) az általunk érdekelt elektródákból és egy (minden esetben azonos) elektródából álló elemek, amelyek potenciálját feltételesen nullának tételezzük fel.

Meg van mérve stb. c) jellemzi az általunk érdekelt elektród redox kapacitását valamely feltételes nullához viszonyítva. Az így kapott értéket a fém belső potenciáljának nevezzük.

Bármely fém elektródpotenciáljának méréséhez egy második elektródát kell elhelyezni az elektrolitban, amely viszont anyagától függően bizonyos elektródpotenciállal rendelkezik. Ezért csak két elektródpotenciál algebrai összege mérhető közvetlenül.

Emiatt a különböző anyagok elektródpotenciálját egy szabványhoz (hidrogénelektródához, amelynek potenciálját általában nullának tekintik) viszonyítva határozzák meg.

Más referenciaelektródák is használhatók a méréshez, amelyek potenciálja a hidrogén standard elektródához viszonyítva ismert. Ezt a potenciált az e. mérése alapján is megtaláljuk. stb. c) egy kiválasztott referenciaelektródából és egy szabványos hidrogénelektródából álló áramkör.

Ha a standard hidrogénelektródához csatlakoztatott vizsgált elektróda negatív, akkor a belső potenciálhoz a » -» jelet rendeljük, ellenkező esetben a «+» jelet.

Például a cink -0,76 V, réz +0,34 V, ezüst +0,8 V elektródpotenciálját, amelyet így mérnek a megfelelő fémsó oldatában, úgy határozzuk meg, hogy a negatívabb potenciált kivonjuk a -pozitív potenciálból.

Ha két különböző elektródpotenciálú fémlemezt helyezünk a megfelelő elektrolitba, például cinket (Zn) és rézt (Cth) elhelyezett kénsav (H2SO4) oldatba, akkor az ezekhez a lemezekhez csatlakoztatott voltmérő feszültséget fog mutatni. valamivel több, mint 1 V.

Ez a feszültség, ebben az esetben e. stb. c) galvanikus pár, a kis pozitív potenciállal rendelkező réz és a jelentős negatív potenciállal rendelkező cink elektródapotenciáljának különbsége miatt. Ilyen eszköz a legegyszerűbb galvánelem - a Volta cella.

A galvánelemben a kémiai energia elektromos energiává alakul, és segítségével egy kémiai reakció energiája miatt elektromos munkát lehet végezni.

Mérése e. stb. c) galvanikus cellákat kell előállítani, ha az áramkörben nincs áram. Ellenkező esetben a mért e. stb. s kisebb lesz, mint a következőként meghatározott érték a két elektróda egyensúlyi potenciálja közötti különbség… Valójában az elektronok bizonyos koncentrációja az elektródákon megfelel az egyensúlyi potenciálnak: minél pozitívabb, annál magasabb, annál negatívabb. Ennek megfelelően a kettős réteg oldatban lévő részének a szerkezete is eltérő.

Mérése e. stb. val veláramáramlás nélküli cellát általában kompenzációs módszerrel állítanak elő. Alkalmazásához rendelkeznie kell valamennyivel szabvány e. stb. val vel Ilyen szabványként az úgynevezett normál elem szolgál. Leggyakrabban a Weston-féle higany-kadmium normál elemet, pl. stb. amivel 20 °C-on 1.01830 V.