Потенциалы металлических электродов

При погружении металла в раствор собственных ионов устанавливается равновесие Ме ↔ Меⁿ⁺ + nе^-. При равновесии скорость растворения металла равна скорости разряда его ионов. Потенциал, устанавливающийся на электроде при равновесии, называется равновесным потенциалом металла. Для его измерения нужен гальванический элемент:

H₂, Pt | H⁺ || Meⁿ⁺ | Me (12)

р_н = 1 a_H+ = 1

Токообразующей в этом элементе будет реакция:

Меⁿ⁺ + n/2 Н₂ →Ме + nН⁺ (13)

Поскольку φ_л = 0, ЭДС элемента равна потенциалу электрода по водородной шкале E_э = E_Meⁿ⁺/_Me. Так как, по условию, р_н = 1 a_H+ = 1, то

E_Meⁿ⁺_/Me = E_Meⁿ⁺_/Me + (14)

где а_Меⁿ⁺ — активность ионов металла.

Уравнение (14) называется уравнением Нернста. Переходя из натуральных логарифмов к десятичным и подставляя в уравнение (14) T = 298 К и соответствующие значения R и F, получаем:

E_Meⁿ⁺_/Me = E_Meⁿ⁺_/Me + (15)

Для разбавленных растворов, в которых активности малоотличаются от концентраций (а ≈ С),в уравнении активность можно заменить концентрацией. Величина Е_Meⁿ⁺/_Me называется стандартным потенциалом металлического электрода. Значение Е⁰_Meⁿ⁺/_Me можно получить при а_Мeⁿ⁺ = 1. Тогда lg а_Meⁿ⁺ = 0 и Е_Меⁿ⁺/ме = Е⁰_Meⁿ⁺/_Me, следовательно, стандартным потенциалом металлического электрода называют потенциал этого электрода в растворе собственных ионов с активностью их, равной 1.

Стандартные потенциалы металлических электродов в водных растворах приведены в таблице(дана в приложении), которая является одновременно и рядом стандартных электродных потенциалов. Стандартные электродные потенциалы металлов указывают на меру восстановительной способности атомов металла и меру окислительной способности ионов металла. Чем более отрицательное значение имеет потенциал металла, тем более сильной восстановительной способностью он обладает. Например, литий, имеющий наиболее отрицательный стандартный потенциал, относится к наиболее сильным восстановителям. И наоборот, чем более положителен потенциал металлического электрода, тем более сильной окислительной способностью обладают его ионы. Из таблицы видно, что к наиболее сильным окислителям принадлежат ионы золота, платины, палладия, серебра и ртути.