Wat is het potentiaal van de elektrode

Elektrodepotentiaal of elektrodepotentiaal van een metaal is een potentiaalverschil dat optreedt op het grensvlak van metaal en oplossing wanneer een metaal wordt ondergedompeld in een elektrolytoplossing als gevolg van de interactie van metaalionen aan het oppervlak in de knooppunten van een kristalrooster met polaire watermoleculen gericht op het oppervlak van de elektrode ... Dit komt door de vorming van een elektrische dubbellaag, dat wil zeggen een asymmetrische verdeling van geladen deeltjes aan de grens.

Het fenomeen van het oplossen van metalen in elektrolyten wordt gebruikt in chemische elektriciteitsbronnen. Een metalen plaat die in een oplossing van zijn eigen zout wordt gerookt, heeft op de een of andere manier de neiging erin op te lossen. Deze tendens wordt soms de oploselasticiteit van het metaal genoemd.

Een zinkplaat ondergedompeld in een oplossing van zinksulfaat ZnTAKA4 geeft zinkdeeltjes aan de oplossing in de vorm van positief geladen ionen.Vanwege het feit dat de roze atomen vertrekken in de vorm van positief geladen ionen, wordt een overmaat aan vrije elektronen gevormd op de zinkplaat en wordt deze negatief geladen, en wordt een overmaat aan positieve ionen gevormd in de vloeistoflaag nabij het oppervlak van het zink en daarom is deze laag positief geladen. Op deze manier ontstaat een elektrische dubbellaag van ruimtelijk gescheiden ladingen van tegengesteld teken op het grensvlak tussen de vloeistof en het metaal.

Deze ladingen zullen de verdere doorgang van het metaal in oplossing tegengaan - de negatieve platen houden het positieve metaalion vast en de positieve lading van het elektrolyt duwt het metaalion terug naar de plaat. Met andere woorden, het elektrische veld van de dubbellaag op het metaal-vloeistofgrensvlak gaat de verdere overgang van metaalionen naar oplossing tegen. Er wordt een evenwicht tot stand gebracht tussen de krachten van de neiging van het metaal om in oplossing te gaan, chemisch van aard, en de elektrische krachten die tegengesteld zijn.

Schema van de vorming van een elektrische dubbellaag op het grensvlak tussen een metaal en een elektrolyt

Door het oplossen in de elektrolyt krijgt de metalen elektrode dus een bepaalde elektrode (oftewel elektrochemische) potentiaal ten opzichte van de elektrolyt, die afhangt van het materiaal van de elektrode en de samenstelling van de elektrolyt.

Elektrodepotentialen kunnen echter positief zijn. Dit gebeurt in gevallen waarin de positieve ionen van de oplossing naar de elektrode gaan, deze positief opladen, en de elektrolytlaag - negatief, bijvoorbeeld wanneer een koperen plaat wordt ondergedompeld in een voldoende geconcentreerde oplossing van kopersulfaat (CuSO)4).

De elektrische dubbellaag kan worden vergeleken met een condensator, waarvan een van de platen het metalen oppervlak is en de andere een laag ionen in oplossing op het metalen oppervlak. Tussen de tegengesteld geladen platen en er is een verschil, of sprong, in potentiaal.

De potentiaalsprong op het grensvlak tussen elektrode en oplossing kan dienen als maat voor de redoxcapaciteit van het systeem. Het is echter onmogelijk om zo'n potentiaalsprong of, equivalent, het potentiaalverschil tussen de twee fasen te meten. Maar je kunt e meten. enz. c) elementen samengesteld uit de elektroden waarin we geïnteresseerd zijn en een (in alle gevallen dezelfde) elektrode, waarvan voorwaardelijk wordt aangenomen dat de potentiaal nul is.

Er is gemeten enz. c. zal de redoxcapaciteit karakteriseren van de elektrode waarin we geïnteresseerd zijn ten opzichte van een voorwaardelijke nul. De aldus verkregen waarde wordt de interne potentiaal van het metaal genoemd.

Om de elektrodepotentiaal van een metaal te meten, is het noodzakelijk om een ​​tweede elektrode in de elektrolyt te plaatsen, die op zijn beurt een bepaalde elektrodepotentiaal zal hebben, afhankelijk van het materiaal. Daarom kan alleen de algebraïsche som van twee elektrodepotentialen direct worden gemeten.

Daarom worden de elektrodepotentialen van verschillende materialen bepaald ten opzichte van een standaard (een waterstofelektrode, waarvan de potentiaal meestal nul is.

Voor de meting kunnen ook andere referentie-elektroden worden gebruikt, waarvan de potentiaal ten opzichte van de waterstofstandaardelektrode bekend is. Dit potentieel wordt ook gevonden op basis van de meting van e. enz. c) een circuit bestaande uit een geselecteerde referentie-elektrode en een standaard waterstofelektrode.

Als de bestudeerde elektrode die is aangesloten op een standaard waterstofelektrode negatief is, wordt het teken » -» toegewezen aan de interne potentiaal, anders het teken «+».

Zo wordt bijvoorbeeld de elektrodepotentiaal van zink -0,76 V, koper +0,34 V, zilver +0,8 V, gemeten in een oplossing van het overeenkomstige metaalzout, bepaald door de meer negatieve potentiaal af te trekken van de potentiaal op -positief.

Als twee metalen platen met verschillende elektrodepotentiaal in de overeenkomstige elektrolyt worden geplaatst, bijvoorbeeld in een oplossing van zwavelzuur (H2SO4) geplaatst zink (Zn) en koper (Cth), dan zal een voltmeter die op deze platen is aangesloten een spanning aangeven tussen ze iets meer dan 1 V.

Deze spanning, in dit geval e. enz. c. galvanisch koppel, zal te wijten zijn aan het verschil in elektrodepotentialen van koper, dat een kleine positieve potentiaal heeft, en zink, dat een significante negatieve potentiaal heeft. Zo'n apparaat is de eenvoudigste galvanische cel - de Volta-cel.

In een galvanische cel wordt chemische energie omgezet in elektrische energie en met behulp hiervan is het mogelijk om elektrisch werk uit te voeren vanwege de energie van een chemische reactie.

Meting van e. enz. c) galvanische cellen moeten worden geproduceerd in afwezigheid van stroom in het celcircuit. Anders is de gemeten e. enz. s. zal kleiner zijn dan de waarde gedefinieerd als het verschil tussen de evenwichtspotentialen van de twee elektroden… In feite komt een bepaalde concentratie van elektronen op de elektroden overeen met de evenwichtspotentiaal: hoe positiever lager, hoe negatiever hoger. Dienovereenkomstig is de structuur van dat deel van de dubbellaag dat in oplossing is ook anders.

Meting van e. enz. meteen cel zonder stroom wordt meestal geproduceerd door de compensatiemethode. Om het toe te passen, moet je er een paar hebben standaard e enz. met Het zogenaamde normale element dient als zo'n standaard. Meestal gebruiken ze het normale kwik-cadmium-element van Weston, b.v. enz. w. wat gelijk is aan 1,01830 V bij 20°C.