פוטנציאל אלקטרודה סטנדרטי

חשבו על שני מכלים עם רמות שונות של נוזל. כשמחברים ביניהם, הנוזל זורם מהרמה הגבוהה אל הנמוכה. על ידי מדידת רמות הנוזל בנפרד, כיוון הזרימה ניתן לחיזוי.

בדומה לכך, בתאים גלווניים ידיעת הפוטנציאל של כל אלקטרודה מסייעת לחזות את המחמצן, המחזר וכיוון זרם האלקטרונים. כאן לכל חצי תא יש את הפוטנציאל האלקטרודי המתאים לו. יחד עם זאת, הפוטנציאל האלקטרודי לא ניתן למדידה ישירה, אלא רק ההבדל בפוטנציאל בין שני חצאי התאים.

אז כיצד ניתן לחשב את זה? על מנת לקבוע מהו הפוטנציאל האלקטרודי הנפרד, פוטנציאל אלקטרודה אחת יסומן באפס והפוטנציאלים של האלקטרודות האחרות יימדדו ביחס אליה. האלקטרודה בעלת פוטנציאל אפס היא אלקטרודת מימן בתנאים סטנדרטיים, הנקראת גם אלקטרודת מימן סטנדרטית, או SHE.

SHE מופעלת ב-25 מעלות צלזיוס ומכילה אלקטרודת פלטינה אינרטית הטבולה באופן חלקי במולר של חומצה הידרוכלורית וחשופה לזרם של גז מימן ב-1 אטמוספרה. כשאלקטרודת האבץ מחוברת ל-SHE, המסה שלה פוחתת ומעידה על החמצון שלה ליוני Zn2+בו זמנית גובר הייצור של גז מימן, המעיד על חיזור של יוני מימן. לכן אבץ הוא האנודה ו-SHE היא הקתודה.

הפוטנציאל התקני של אלקטרודת אבץ הוא מינוס 0.76 וולט, המעיד על פוטנציאל חמצון גדול משל SHE. לעומת זאת, כשאלקטרודת נחושת מחוברת ל-SHE, המסה שלה עולה בעוד Cu2+עובר חיזור לנחושת. מכאן שנחושת היא הקתודה ו-SHE היא האנודה.

פוטנציאל החיזור התקני של נחושת, פלוס 0.34 וולט, מעיד על פוטנציאל חיזור גבוה יותר משל SHE. פוטנציאל סטנדרטי מספק מדד לחמצון או לחיזור שיתרחשו:ככל שהמדד חיובי יותר, כך גדולה יותר הנטייה לחיזור בתנאים תקניים. הכיוון של תגובת חמזור והספונטניות שלה נקבעים על ידי בחינת הפוטנציאלים הסטנדרטיים האינדיבידואליים.

סכום חיובי של פוטנציאלים מעיד על תגובה ספונטנית. כך, בתא גלווני של נחושת-אבץ, שבו אבץ הוא אנודה ונחושת הוא קתודה עם פוטנציאל תא של 1.10 וולט, שתי תגובות חצי התא מתרחשות באופן ספונטני בכיוון הכתוב. לבסוף, הפוטנציאל הסטנדרטי הוא תכונה פנימית, שאינה מושפעת מכל שינוי בסטויכומוטריית חצי תא.