Зависимость величины электродного потенциала от концентрации потенциалобразующих ионов

Величина потенциала электрода зависит от природы материала электродов, от концентрации их ионов в растворе и от температуры. Поэтому для характеристики природы этого вещества и сравнения его с другими материалами измерение их потенциалов необходимо проводить в стандартных (сопоставимых) условиях – при одинаковых концентрациях потенциалобразующих ионов. В соответствии с этим стандартный электродный потенциал – это потенциал электрода при стандартных (нормальных) условиях, т. е. при концентрации ионов 1 г-экв/л; его обозначают символом Е ⁰.

Зависимость равновесного потенциала (Е) электрода от концентрации потенциалопределяющих ионов выражается уравнением Нернста для отдельного электрода:

.

где Е – электродный потенциал, В

Е^о – стандартный электродный потенциал – потенциал электрода при активности ионов равной 1.

R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль К

T – температура, К

z – число электронов, принимающих участие в электродной реакции;

F – постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль

a _Ox и a _Red – активности окисленной и восстановленной форм.

Для температуры 298 К (25^оС) уравнение Нернста при переходе от натурального логарифма к десятичному принимает вид:

.

Если восстановленной формой является твердое состояние, то активность твердого вещества (a _Red) принимается равной единице, уравнение Нернста упрощается:

Зная стандартный электродный потенциал Ме, можно рассчитать по уравнению Нернста его электродный потенциал при любой концентрации ионов в растворе.

Пример:

При 298 К и активности ионов а = 0,005 потенциал электрода Cu²⁺ | Cu равен +0,2712 В. Вычислите стандартный потенциал медного электрода.

Решение: стандартный потенциал медного электрода рассчитывают, используя уравнение: