Факторы, влияющие на величину электродного потенциала. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал

Измерение электродных потенциалов. Водородный электрод.

Абсолютные значения электродных потенциалов, которые характеризуют двойной электрический слой, измерить не удается, так как проводник, опущенный для измерения в раствор, сам создает свой двойной электрический слой.

В этом случае приходится измерять относительную разность потенциалов с каким-либо электродом, принимаемым за нулевую точку отчета.

На практике в качестве стандартного электрода используют не металл, а так называемый водородный электрод, потенциал которого воспроизводится с высокой точностью (рис.3).

Водородный электрод представляет собой платиновую пластинку, покрытую губчатой платиной и опущенную в раствор H₂SO₄ с активной концентрацией ионов водорода, равной 1 моль/л.

Через раствор пропускают водород под давлением 1 атм (101,3 кПа)

На границе раздела платиновой пластинки и серной кислоты идет процесс:

2H⁺ + 2e 2H⁰ H₂

Потенциал водородного электрода принимается равным нулю.

Схематично водородный электрод изображается следующим образом:

Схема стандартного водородного электрода:

1. Платиновый электрод.

2. Подводимый газообразный водород.

3. Раствор кислоты (обычно HCl), в котором концентрация H+ = 1 моль/л.

4. Водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха.

5. Электролитический мост (состоящий из концентрированного р-ра KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.

Электродный потенциал такого электрода зависит от концентрации ионов водорода в растворе, от давления водорода в газовой фазе и от температуры.

В результате измерения электродных потенциалов металлов Е при различных условиях установили, что их величина зависит:

1) от природы веществ – участников электродного процесса;

2) от концентраций растворов, в которые погружены электроды;

3) от температуры системы.

Зависимость электродного потенциала Е от перечисленных факторов выражается уравнением Нернста:

E = E +, где:

R – универсальная газовая постоянная

T – абсолютная температура, К;

n – число электронов, принимающих участие в процессе на границе металл-раствор, численно равная заряду катиона в растворе;

[Meⁿ⁺] – молярная концентрация (при точных вычислениях – активность) ионов металла в растворе, моль/л;

E - так называемый стандартный электродный потенциал.

E= Е при = 0 то есть при [Meⁿ⁺] 1 моль/л.

Разность потенциалов, измеряемая при погружении металла в раствор собственного иона с активной концентрацией 1 моль/л относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого при 25 С условно принимается равным нулю, называется стандартным электродным потенциалом данного металла E (СЭП).

При подстановке всех констант и при стандартной температуре Т = 25 + 273 = 298 К получим приведенное уравнение Нернста:

, или:

.

Задача. Рассчитать электродный потенциал медного электрода, погруженного в раствор собственной соли:

а) Молярная концентрация катионов меди (II) в растворе составляет 0,01 (10^-2) моль/л;

б) = 1 моль/л.

а).

б).