Standardowe potencjały elektrod

Weźmy pod uwagę dwa pojemniki o różnych poziomach płynów. Po podłączeniu ciecz przepływa z wyższego poziomu do niższego. Mierząc poszczególne poziomy płynu, można przewidzieć kierunek przepływu.

Dla porównania, w ogniwie galwanicznym znajomość potencjałów poszczególnych elektrod pomaga przewidywać utleniacz, reduktor i przepływ elektronów. W tym przypadku każde półogniwo ma odpowiadający mu potencjał elektrody. Nie można jednak bezpośrednio zmierzyć potencjału poszczególnych elektrod, a jedynie różnicę potencjałów między dwoma półogniwami. Jak więc się to oblicza

?

Aby określić potencjały poszczególnych elektrod, jednej elektrodzie przypisuje się potencjał zerowy, a potencjały drugiej elektrody są mierzone względem niej.

Elektroda o potencjale zerowym to elektroda wodorowa w warunkach stanu standardowego, zwana również standardową elektrodą wodorową lub SHE. SHE pracuje w temperaturze 25 °C, składa się z obojętnej elektrody platynowej częściowo zanurzonej w 1 molowym kwasie solnym i wystawionej na działanie strumienia wodoru gazowego o temperaturze 1 atmosfery.

Gdy elektroda cynkowa jest podłączona do SHE, jej masa zmniejsza się, co wskazuje na jej utlenianie do jonów^{Zn 2+}. Jednoczesna zwiększona produkcja wodoru gazowego oznacza redukcję jonów wodorowych.

Tak więc jest anodą, a ONA katodą. Standardowy potencjał elektrody wynoszący −0,76 V wskazuje na większy potencjał oksydacyjny niż SHE.

Jednak gdy elektroda miedziana jest podłączona do SHE, jej masa wzrasta, gdy Cu²⁺ jest redukowany do miedzi. Stąd miedź jest katodą, a ONA anodą. Standardowy potencjał redukcyjny miedzi wynoszący +0,34 V wskazuje na większy potencjał redukcyjny niż SHE.

Standardowe potencjały elektrod stanowią miarę zachodzących utleniań lub redukcji - im bardziej dodatnie, tym większa tendencja do redukcji w normalnych warunkach.

Kierunek i spontaniczność reakcji redoks określa się poprzez badanie poszczególnych potencjałów elektrod wzorcowych.

Dodatnie zsumowanie potencjałów elektrod implikuje spontaniczną reakcję. Tak więc w przypadku ogniwa galwanicznego miedziano-cynkowego z jako anodą i miedzią jako katodą oraz potencjałem ogniwa +1,10 V, obie reakcje półogniwowe zachodzą spontanicznie w kierunku do przodu.

Wreszcie, standardowy potencjał elektrody jest właściwością samą w sobie i nie ma na nią wpływu żadna zmiana stechiometrii połowy reakcji.