Elektroda wodorowa: definicja, urządzenie, formuła i cechy

W poniższym artykule definiujemy znaczenie terminu "elektroda wodorowa". Nie wszyscy wiedzą, co to jest. Tutaj ujawni się jego ogólne znaczenie. Zwrócimy również uwagę na reakcje utleniania i redukcji, które są związane z rodzajem operacji podobnego obiektu, i osobno porozmawiamy o częściach, które go tworzą.

Wprowadzenie

Standardowa elektroda wodorowa nazywana elektrodami referencyjnymi. Są one wykorzystywane w trakcie pomiarów natury elektrochemicznej. Znajdują również zastosowanie w składzie ogniw galwanicznych. Elektroda wodorowa (EI) to metalowa płytka lub drut, który dobrze pochłania wodór w postaci gazowej. Sama płytka zanurzona jest w wodnych roztworach nasyconych tlenem i zawierających jej jony.

Ten pierwiastek ma potencjał ze względu na stężenie jonów H ⁺ w grubości roztworu. Elektrodę stosuje się jako odniesienie, względem którego określa się potencjał badanych reakcji chemicznych. Jeśli ciśnienie wodoru jest równe jednej jednostce atm., A stężenie protonów odpowiada stosunkowi 1 mol / l, wówczas potencjał VE jest uważany za równy zeru. Jeśli użyjesz platyny jako powierzchni do specyficznej reakcji, a także VE i zdefiniowanej elektrody, wtedy możesz zaobserwować interesującą reakcję, podczas której powstaje stabilny atom wodoru:

2H ⁺ + 2e ^- = H ₂ .

Innymi słowy, atomy H są zredukowane lub utlenione, a rodzaj reakcji zależy od potencjału elektrody wodorowej, na której zachodzi reakcja.

Podczas pomiaru pól elektromagnetycznych urządzeń galwanicznych w standardowych warunkach (rozwiązanie, o którym mówiliśmy powyżej), zawsze stosuje się pojęcie standardowego potencjału elektrody. To jest określone rodzaj reakcji chemicznej.

Utlenianie i redukcja

Mówiąc o elektrodach wodorowych, wspomnieliśmy o reakcji utleniania i redukcji, która może wystąpić przy atomach wodoru przy stosowaniu odpowiednich elektrod.

Odzyskiwanie w chemii jest zjawiskiem, w którym:

• Atomowa, jonowa cząsteczka lub cząsteczka przyjmuje (każdy) jeden lub więcej elektronów.
• Obserwuje się spadek stopnia utleniania pewnych atomów w danej cząstce.
• Substancje organiczne tracą atomy tlenu i / lub przejmują wodór.

Wcześniej tylko trzecia definicja była uważana za renowację (od połowy XIX wieku), podczas gdy pierwsza i druga zaczęły obowiązywać dopiero w latach dwudziestych ubiegłego wieku. Dziś uważa się, że druga definicja może być uważana za wspólną dla wszystkich procesów redukcji w chemii. Za pomocą trzeciego rodzaju opisu reakcje redoks są często izolowane i rozpoznawane.

Zastanów się więcej. Przez utlenianie rozumie się proces, któremu towarzyszy stopniowy wzrost atomu stany utleniania pewna substancja. Dzieje się to poprzez "transport" elektronów z atomu dawcy, który jest odpowiedzialny za powrót e ^- do atomu akceptora, który otrzyma e ^- .

Wprowadzenie terminu do obiegu naukowego i codziennego jednostek językowych jest obowiązkowe dla akademika V. M. Severgina. Ta innowacja powstała na przełomie XVII i XIX wieku. Naukowiec użył tego terminu w znaczeniu procesów oddziaływania tlenu (zawartego w powietrzu) ​​z innymi substancjami. Czasami reakcje utleniania mogą prowadzić do powstawania niestabilnych cząstek i ich późniejszego rozkładu na mniejsze składniki reakcji.

Aplikacja

Elektrody wodorowe są najczęściej używane do pomiaru standardowego potencjału elektrochemicznego. Służy również do określania poziomu stężenia jonów wodorowych i wszelkich innych rodzajów jonów. Nawet przy użyciu VE prowadzi się badania, które pomagają poznać iloczyn rozpuszczalności w stosunku do określonej stałej szybkości w trakcie niektórych reakcji elektrochemicznych.

Najważniejsze wymagania dla elektrody odniesienia to:

• Możliwość pracy w zakresach temperatur.
• Stabilność przepływu pracy.
• Zdolność do odtworzenia wyniku reakcji i badań.
• Kompatybilność z badanym wytopem.
• Brak potencjału stacjonarnego.

Mechanizm urządzenia

Urządzenie standardowych elektrod wodorowych obejmuje:

• Elektroda platynowa jest elementem układu, który ma zdolność do wykluczenia zanieczyszczenia roztworu przez zewnętrzny rząd jonów podczas elektrolizy. Takie części nie mają czystych powierzchni (z wyłączeniem stosunkowo wąskich potencjalnych obszarów). Pole reakcji substancji nazywa się dwuwarstwową. Charakteryzuje się tym, że stykają się tu tylko metal, jony i rozpuszczalnik. A ten drugi jest w szczególnym stanie. W zależności od wartości potencjału, metal może być pokryty wodorem w postaci absorpcyjnej (niska wartość) lub tlenkami (wysoka wartość).
• Mostek elektrolityczny służy do komunikacji dwóch połówek galwanicznej struktury mechanizmu.
• Doprowadzanie wodoru.
• Roztwory kwaśne (zwykle HCl) o stężeniu kationów wodorowych: H ⁺ = 1 mol / litr.
• Niedrożność przejścia przez szczelinę molekuł tlenu (z powietrza).
  

Potencjał

Nie można obliczyć potencjału elektrody wodorowej w zastosowaniu do pojedynczej elektrody. Jednak to stwierdzenie jest ważne tylko w celach eksperymentalnych.

Potencjometryczne środki, które odgrywają ważną rolę w kwestii potencjału elektrody, oparte są na definicji siły elektromotorycznej (EMF):

E = E1-E2;

Gdzie E jest zdefiniowanym EMF, a E ₁ i E ₂ działają jako potencjał elektrod obwodu, który jest badany.

Jak obliczyć? Potencjał elektrody wodorowej jest równy liczbie, którą można określić za pomocą równania Nernsta:

E = E ₀ + RT / Nf w _ox / a _czerwony = E ₀ + RT / nF w [ox] y _ox / [red] y _czerwony

Gdzie

• E ₀ - standardowa wartość potencjału systemu redoks;
• R jest stałą gazu równą 8.312 J / (K mol);
• T oznacza bezwzględną wartość temperatury;
• F oznacza stałą Faradaya (96485Cl / mol);
• n to liczba elektronów biorących udział w reakcji;
• _wół i _czerwień są wskaźnikami aktywności różnych postaci układu redoks (odpowiednio utlenianie i redukcja);
• [ox] i [red] - stężenie molowe substancji odpowiedzialnych za zjawisko utleniania lub redukcji;
• Gamma [ox] i [red] - wielkość współczynnika aktywności.
  

Dane historyczne

CE charakteryzuje się złożonością procesu operacyjnego. Jednak stał się sławny i zaczął być używany przez długi czas.

VE było zastrzeżonym projektem P. P. Serensen. Użył ich jako centralnego narzędzia do swoich badań, co pozwoliło na powstanie nowoczesnej teorii pH-materii.

JF McClendon użył HE w wielu pierwszych eksperymentach dotyczących badania pH-metrii w żołądku. Jak to się stało? Naukowiec użył elektrody odniesienia, w której umieszczono elektrodę wodorową. Ten ostatni został wprowadzony razem z sondą pH wewnątrz ludzkiego żołądka.