Стандартные электродные потенциалы

Рассмотрим два контейнера с разными уровнями жидкости. При подключении жидкость перетекает с верхнего уровня на нижний. Путем измерения отдельных уровней жидкости можно предсказать направление потока.

Для сравнения, в гальваническом элементе знание индивидуальных потенциалов электрода помогает предсказать окислитель, восстановитель и направление потока электронов. Здесь каждая полуячейка имеет соответствующий электродный потенциал. Однако потенциал отдельного электрода нельзя измерить напрямую, можно измерить только разность потенциалов между двумя полуячейками.

Так как это рассчитывается? Для определения потенциалов отдельных электродов одному электроду присваивается нулевой потенциал, а потенциалы другого электрода измеряются относительно первого. Электрод с нулевым потенциалом является водородным электродом в стандартных условиях, также называемым стандартным водородным электродом или СВЭ.

СВЭ работает при 25 градусах Цельсия и состоит из инертного платинового электрода, частично погруженного в 1-молярную соляную кислоту и подвергнутого воздействию потока газообразного водорода при давлении 1 атмосфера. При подключении цинкового электрода к СВЭ, его масса уменьшается, что указывает на его окисление до ионов Zn2+Одновременное увеличение образования газообразного водорода означает уменьшение количества ионов водорода. Таким образом, цинк является анодом, а СВЭ катодом.

Стандартный электродный потенциал цинка 0, 76 Вольт указывает на больший окислительный потенциал, чем у СВЭ. Однако при подключении медного электрода к СВЭ, его масса увеличивается, поскольку Cu2+восстанавливается до меди. Следовательно, медь является катодом, а СВЭ анодом.

Стандартный восстановительный потенциал меди 0, 34 Вольт указывает на больший восстановительный потенциал, чем у СВЭ. Стандартные электродные потенциалы определяют степень окисления или восстановления чем больше положительное значение, тем выше тенденция к восстановлению при стандартных условиях. Направление и самопроизвольность окислительно-восстановительной реакции определяют путем исследования индивидуальных стандартных электродных потенциалов.

Положительная сумма электродных потенциалов подразумевает самопроизвольную реакцию. Таким образом, для гальванического элемента медь-цинк с цинком в качестве анода и медью в качестве катода и потенциалом элемента 1, 10 Вольт обе реакции в полуячейках протекают самопроизвольно в прямом направлении. Наконец, стандартный электродный потенциал является внутренним свойством и не зависит от каких-либо изменений стехиометрии полуреакции.