Hva er potensialet til elektroden

Elektrodepotensial eller elektrodepotensial for et metall er en potensialforskjell som oppstår ved metall-løsning-grensesnittet når et metall er nedsenket i en elektrolyttløsning som et resultat av samspillet mellom overflatemetallionatomer lokalisert i nodene til et krystallgitter med polar vannmolekyler orientert mot overflaten av elektroden ... Dette skyldes dannelsen av et elektrisk dobbeltlag, det vil si en asymmetrisk fordeling av ladede partikler ved grensen.

Fenomenet oppløsning av metaller i elektrolytter brukes i kjemiske kilder til elektrisitet. En metallplate røkt i en løsning av sitt eget salt, på en eller annen måte, har en tendens til å oppløses i den. Denne tendensen kalles noen ganger oppløsningselastisiteten til metallet.

En sinkplate nedsenket i en løsning av sinksulfat ZnTAKA4 gir sinkpartikler til løsningen i form av positivt ladede ioner.På grunn av det faktum at de rosa atomene forlater i form av positivt ladede ioner, dannes et overskudd av frie elektroner på sinkplaten og den blir negativt ladet, og et overskudd av positive ioner dannes i væskelaget nær overflaten av sinken, og derfor er dette laget positivt belastet. På denne måten oppstår et elektrisk dobbeltlag av romlig adskilte ladninger med motsatt fortegn ved grenseflaten mellom væsken og metallet.

Disse ladningene vil motvirke videre passasje av metallet til løsning - de negative platene holder det positive metallionet, og den positive ladningen til elektrolytten skyver metallionet tilbake mot platen. Det elektriske feltet til dobbeltlaget ved metall-væske-grenseflaten motvirker med andre ord den videre overgangen av metallioner til løsning Det etableres en balanse mellom kreftene til metallets tendens til å gå i løsning, kjemisk av natur, og de elektriske kreftene som står i motsetning.

Diagram over dannelsen av et elektrisk dobbeltlag ved grensesnittet mellom et metall og en elektrolytt

På grunn av oppløsning i elektrolytten får metallelektroden et visst elektrode (med andre ord elektrokjemisk) potensial i forhold til elektrolytten, som avhenger av materialet til elektroden og sammensetningen av elektrolytten.

Elektrodepotensialer kan imidlertid være positive. Dette skjer i tilfeller der de positive ionene i løsningen passerer til elektroden, lader den positivt, og elektrolyttlaget - negativt, for eksempel når en kobberplate er nedsenket i en tilstrekkelig konsentrert løsning av kobbersulfat (CuSO)4).

Det elektriske dobbeltlaget kan sammenlignes med en kondensator, hvor en av platene er metalloverflaten og den andre er et lag av ioner i løsning på metalloverflaten. Mellom de motsatt ladede platene og det er en forskjell, eller hopp, i potensial.

Potensialhoppet ved elektrode-løsning-grensesnittet kan tjene som et mål på redokskapasiteten til systemet. Det er imidlertid umulig å måle et slikt potensialhopp eller tilsvarende potensialforskjellen mellom de to fasene. Men du kan måle f.eks. etc. c. elementer sammensatt av elektrodene vi er interessert i og en (den samme i alle tilfeller) elektrode, hvis potensiale er betinget antatt å være null.

Det er målt osv. c. vil karakterisere redokskapasiteten til elektroden vi er interessert i i forhold til en betinget null. Verdien som oppnås på denne måten kalles metallets indre potensial.

For å måle elektrodepotensialet til et hvilket som helst metall, er det nødvendig å plassere en andre elektrode i elektrolytten, som igjen vil ha et visst elektrodepotensial, avhengig av materialet. Derfor kan bare den algebraiske summen av to elektrodepotensialer måles direkte.

Av denne grunn bestemmes elektrodepotensialene til forskjellige materialer i forhold til en standard (en hydrogenelektrode, hvis potensial vanligvis antas å være null.

Andre referanseelektroder hvis potensial i forhold til hydrogenstandardelektroden er kjent kan også brukes for måling. Dette potensialet er også funnet basert på måling av f.eks. etc. c. en krets som består av en valgt referanseelektrode og en standard hydrogenelektrode.

Hvis den studerte elektroden koblet til en standard hydrogenelektrode er negativ, blir tegnet » -» tilordnet det indre potensialet, ellers tegnet «+».

For eksempel bestemmes elektrodepotensialet til sink -0,76 V, kobber +0,34 V, sølv +0,8 V, målt på denne måten i en løsning av det tilsvarende metallsaltet, ved å trekke det mer negative potensialet fra potensialet ved -positivt.

Hvis to metallplater med forskjellig elektrodepotensial plasseres i den tilsvarende elektrolytten, for eksempel i en løsning av svovelsyre (H2SO4) plassert sink (Zn) og kobber (Cth), så vil et voltmeter koblet til disse platene vise en spenning mellom dem litt mer enn 1 V.

Denne spenningen, i dette tilfellet kalt e. etc. c. galvanisk par, vil skyldes forskjellen i elektrodepotensialer av kobber, som har et lite positivt potensial, og sink, som har et betydelig negativt potensial. En slik enhet er den enkleste galvaniske cellen - Volta-cellen.

I en galvanisk celle omdannes kjemisk energi til elektrisk energi og med dens hjelp er det mulig å utføre elektrisk arbeid på grunn av energien til en kjemisk reaksjon.

Måling av f.eks. etc. c. galvaniske celler må produseres i fravær av strøm i cellekretsen. Ellers vil den målte e. etc. s. vil være mindre enn verdien definert som forskjellen mellom likevektspotensialene til de to elektrodene… Faktisk tilsvarer en viss konsentrasjon av elektroner på elektrodene likevektspotensialet: jo mer positivt det er lavere, jo mer negativt er det høyere. Følgelig er strukturen til den delen av dobbeltlaget som er i løsning også forskjellig.

Måling av f.eks. etc. meden celle uten strøm er vanligvis produsert ved kompensasjonsmetoden. For å bruke det, må du ha noen standard e. etc. med Det såkalte normalelementet fungerer som en slik standard. Oftest bruker de Westons kvikksølv-kadmium normalelement, f.eks. etc. som er lik 1,01830 V ved 20 °C.