Vodikova elektroda: definicija, naprava, formula in značilnosti

V spodnjem članku definiramo pomen izraza "vodikova elektroda". Ni vsakdo ve, kaj je to. Tu se bo razkril njen splošni pomen. Pozorni bomo tudi na reakcije oksidacije in redukcije, ki so povezane z načinom delovanja podobnega objekta, ločeno pa bomo govorili o delih, ki ga tvorijo.

Uvod

Standardna vodikova elektroda, imenovana referenčna elektroda. Uporabljajo se pri meritvah elektrokemijske narave. Prav tako najdejo svojo uporabo v sestavi galvanskih celic. Vodikova elektroda (EI) je kovinska plošča ali žica, ki absorbira vodik v plinski obliki. Plošča je sama potopljena v vodne raztopine, nasičene s kisikom in vsebuje njene ione.

Ta element ima potencial zaradi koncentracije ionov H ⁺ v debelini raztopine. Elektroda se uporablja kot referenca, s katero se določi potencial preučenih kemijskih reakcij. Če je tlak vodika enaka enoti atm. In koncentracija protonov ustreza razmerju 1 mol / l, potem se potencial VE šteje za enak nič. Če uporabite platino kot površino za specifično reakcijo, kot tudi VE in določeno elektrodo, lahko opazite zanimivo reakcijo, med katero se oblikuje stabilen atom vodika:

2H ⁺ + 2e ^- = H2.

Z drugimi besedami, atomi H so reducirani ali oksidirani, vrsta reakcije pa je določena s potencialom vodikove elektrode, na kateri poteka reakcija.

Pri merjenju elektromagnetnih polj pri napravah za galvanizacijo z uporabo standardnih pogojev (rešitev, o kateri smo govorili zgoraj) vedno uporabljajo koncept standardnega elektrodnega potenciala. Določa se vrsta kemijske reakcije.

Oksidacija in redukcija

Ko govorimo o vodikovih elektrodah, smo omenili pojem oksidacijske in redukcijske reakcije, ki se lahko pojavi z atomi vodika pri uporabi ustreznih elektrod.

Okrevanje v kemiji je pojav, v katerem:

• Atomski, ionski delec ali molekula sprejema (vsak) en ali več elektronov.
• Opažamo zmanjšanje stopnje oksidacije določenih atomov v določenem delcu.
• Organske snovi izgubijo atome kisika in / ali pridobijo vodik.

Prej je bila tretja definicija obnovitev (od sredine devetnajstega stoletja), prva in druga pa sta začeli veljati šele v 20. letih prejšnjega stoletja. Danes se verjame, da se lahko druga opredelitev šteje za skupno za vse redukcijske procese v kemiji. S pomočjo tretjega opisa so redoks reakcije pogosto izolirane in prepoznane.

Razmislite več. Z oksidacijo se misli na proces, ki ga spremlja postopno povečevanje atomov oksidacijska stanja določene snovi. To se zgodi s "transportom" elektronov iz atoma donorja, ki je odgovoren za vrnitev e ^- , v sprejemni atom, ki bo prejel e ^- .

Uvedba izraza v znanstveno in vsakodnevno kroženje jezikovnih enot je obvezna akademiku V. M. Severginu. Ta inovacija je nastala na prelomu med XVII in XIX stoletjem. Znanstvenik je uporabil ta izraz za procese interakcije kisika (v zraku) z drugimi snovmi. Včasih lahko oksidacijske reakcije povzročijo nastanek nestabilnih delcev in njihovo kasnejšo razgradnjo v manjše sestavne dele reakcije.

Uporaba

Vodikove elektrode se najpogosteje uporabljajo za merjenje standardnega elektrokemičnega potenciala. Uporablja se tudi za določanje koncentracije vodikovih ionov in drugih vrst ionov. Tudi z uporabo VE izvajamo raziskave, ki pomagajo spoznati produkt topnosti v zvezi z določeno konstanto hitrosti v teku nekaterih elektrokemijskih reakcij.

Najpomembnejše zahteve za referenčno elektrodo so:

• Sposobnost delovanja v temperaturnem območju.
• Stabilnost poteka dela.
• Sposobnost reproduciranja rezultatov reakcije in raziskav.
• Združljivost s preiskovano talino.
• Pomanjkanje stacionarnega potenciala.

Mehanizem naprave

Naprava standardnih vodikovih elektrod vključuje:

• Platinska elektroda je element sistema, ki ima sposobnost izključiti kontaminacijo raztopine z zunanjo vrsto ionov med elektrolizo. Takšni deli nimajo čistih površin (razen relativno ozkih potencialnih območij). Polje reakcije snovi se imenuje dvoslojna. Zanj je značilno, da so v stiku le kovina, ioni in topila. Slednji je v posebnem stanju. Odvisno od vrednosti potenciala se lahko kovina prevleče z vodikom v absorbirani obliki (nizka vrednost) ali z oksidi (visoka vrednost).
• Elektrolitski most je sredstvo za posredovanje dveh polovic galvanske strukture mehanizma.
• Vnos vodikovega plina.
• Raztopine kisline (običajno HCl) s koncentracijo vodikovih kationov: H ⁺ = 1 mol / l.
• Zapora prodiranja molekul kisika (iz zraka) zaklopa.
  

Potencial

Za izračun potenciala vodikove elektrode pri nanosu na eno elektrodo je nemogoče. Vendar ta izjava velja le za eksperimentalne načine.

Potenciometrična sredstva, ki imajo pomembno vlogo pri vprašanju potenciala elektrod, temeljijo na definiciji elektromotorne sile (EMF):

E = E ₁ –E ₂ ;

Kjer je E opredeljena EMF, E ₁ in E ₂ delujeta kot potencial elektrod preiskovanega vezja.

Kako izračunati? Potencial vodikove elektrode je enak številu, ki se lahko določi z uporabo Nernstove enačbe:

E = E ₀ + RT / Nf v _volju / _rdeči = E ₀ + RT / nF v [vol] y _vol / [rdeči] y _rdeči

Kje?

• E ₀ - standardna vrednost potenciala redoks sistema;
• R je plinska konstanta, ki je enaka 8,312 J / (K mol);
• T je absolutna vrednost temperature;
• F je Faradayjeva konstanta (96485Cl / mol);
• n število elektronov, ki so udeleženi v reakciji;
• _vol in _rdeča sta indikatorja aktivnosti različnih oblik redoks sistema (oksidacija oziroma redukcija);
• [ox] in [red] - molska koncentracija snovi, odgovornih za pojav oksidacije ali redukcije;
• Gamma [ox] in [red] - velikost koeficienta aktivnosti.
  

Zgodovinski podatki

Za CE je značilna zapletenost postopka delovanja. Vendar pa je postala slavna in začela uporabljati za dolgo časa.

VE je zasnoval P. P. L. Serensen. Uporabil jih je kot osrednje orodje za svoje raziskave, kar je omogočilo nastanek sodobne teorije pH-snovi.

JF McClendon je uporabil HE v številnih prvih poskusih na preučevanju pH-metrije v želodcu. Kako se je to zgodilo? Znanstvenik je uporabil referenčno elektrodo, v katero je bila postavljena vodikova elektroda. Slednjo smo uvedli skupaj s sondo pH znotraj človeškega želodca.