Ano ang potensyal ng elektrod

Ang electrode potential o electrode potential ng isang metal ay isang potensyal na pagkakaiba na nangyayari sa interface ng metal-solution kapag ang isang metal ay nahuhulog sa isang electrolyte solution bilang resulta ng interaksyon ng mga ibabaw na metal na ion atom na matatagpuan sa mga node ng isang kristal na sala-sala na may polar. mga molekula ng tubig na nakatuon sa ibabaw ng elektrod ... Ito ay dahil sa pagbuo ng isang electric double layer, iyon ay, isang asymmetric distribution ng mga sisingilin na particle sa hangganan.

Ang kababalaghan ng paglusaw ng mga metal sa mga electrolyte ay ginagamit sa mga kemikal na pinagmumulan ng kuryente. Ang isang metal plate na pinausukan sa isang solusyon ng sarili nitong asin, sa isang paraan o iba pa, ay may posibilidad na matunaw dito. Ang ugali na ito ay tinatawag kung minsan ang pagkalastiko ng paglusaw ng metal.

Ang zinc plate na nakalubog sa isang solusyon ng zinc sulfate ZnTAKA4 ay nagbibigay ng mga particle ng zinc sa solusyon sa anyo ng mga ions na may positibong charge.Dahil sa ang katunayan na ang mga pink na atom ay umalis sa anyo ng mga positibong sisingilin na mga ion, isang labis na mga libreng electron ay nabuo sa zinc plate at ito ay nagiging negatibong sisingilin, at isang labis na mga positibong ion ay nabuo sa layer ng likido malapit sa ibabaw. ng zinc, at samakatuwid ang layer na ito ay positibong na-load. Sa ganitong paraan, lumilitaw ang electric double layer ng spatially separated charges ng magkasalungat na sign sa interface sa pagitan ng likido at ng metal.

Ang mga singil na ito ay sasalungat sa karagdagang pagpasa ng metal sa solusyon—ang mga negatibong plato ay humahawak sa positibong metal ion, at ang positibong singil ng electrolyte ay nagtutulak sa metal na ion pabalik sa plato. Sa madaling salita, ang electric field ng double layer sa metal-liquid interface ay kinokontra ang karagdagang paglipat ng mga metal ions sa solusyon. Ang isang balanse ay itinatag sa pagitan ng mga puwersa ng pagkahilig ng metal na pumasok sa solusyon, kemikal sa kalikasan, at ang mga puwersa ng kuryente na sumasalungat.

Diagram ng pagbuo ng isang electric double layer sa interface sa pagitan ng isang metal at isang electrolyte

Kaya, dahil sa paglusaw sa electrolyte, ang metal electrode ay nakakakuha ng isang tiyak na elektrod (sa madaling salita, electrochemical) na potensyal na may paggalang sa electrolyte, na nakasalalay sa materyal ng elektrod at ang komposisyon ng electrolyte.

Gayunpaman, ang mga potensyal ng elektrod ay maaaring maging positibo. Nangyayari ito sa mga kaso kung saan ang mga positibong ion ng solusyon ay pumasa sa elektrod, na nagcha-charge nang positibo, at ang electrolyte layer - negatibo, halimbawa, kapag ang isang tansong plato ay nahuhulog sa isang sapat na puro solusyon ng tansong sulpate (CuSO)4).

Ang electric double layer ay maihahalintulad sa isang kapasitor, ang isa sa mga plato ay ang ibabaw ng metal at ang isa ay isang layer ng mga ions sa solusyon sa ibabaw ng metal. Sa pagitan ng magkasalungat na sisingilin na mga plato at mayroong pagkakaiba, o pagtalon, sa potensyal.

Ang potensyal na pagtalon sa interface ng electrode-solution ay maaaring magsilbi bilang isang sukatan ng redox capacity ng system. Gayunpaman, imposibleng sukatin ang gayong potensyal na pagtalon o, katumbas nito, ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang yugto. Pero kaya mong sukatin e. atbp. c. mga elementong binubuo ng mga electrodes na interesado tayo at ilang isa (pareho sa lahat ng kaso) elektrod, na ang potensyal nito ay ipinapalagay na zero.

Ito ay nasusukat, atbp. c. ay mailalarawan ang redox na kapasidad ng elektrod na interesado tayo sa kaugnay ng ilang conditional zero. Ang halaga na nakuha ay tinatawag na panloob na potensyal ng metal.

Upang sukatin ang potensyal ng elektrod ng anumang metal, kinakailangan na maglagay ng pangalawang elektrod sa electrolyte, na kung saan ay magkakaroon ng isang tiyak na potensyal ng elektrod, depende sa materyal nito. Samakatuwid, tanging ang algebraic na kabuuan ng dalawang potensyal ng elektrod ang maaaring direktang masukat.

Para sa kadahilanang ito, ang mga potensyal ng elektrod ng iba't ibang mga materyales ay tinutukoy na may paggalang sa isang pamantayan (isang hydrogen electrode, na ang potensyal ay karaniwang itinuturing na zero.

Ang iba pang mga reference na electrodes na ang potensyal na nauugnay sa hydrogen standard electrode ay kilala ay maaari ding gamitin para sa pagsukat. Ang potensyal na ito ay matatagpuan din batay sa pagsukat ng e. atbp. c. isang circuit na binubuo ng isang napiling reference electrode at isang karaniwang hydrogen electrode.

Kung ang pinag-aralan na elektrod na konektado sa isang karaniwang hydrogen electrode ay negatibo, kung gayon ang tanda » -» ay itinalaga sa panloob na potensyal, kung hindi, ang tanda na «+».

Halimbawa, ang potensyal ng elektrod ng zinc -0.76 V, tanso +0.34 V, pilak +0.8 V, na sinusukat sa ganitong paraan sa isang solusyon ng kaukulang metal na asin, ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagbabawas ng mas negatibong potensyal mula sa potensyal sa -positive.

Kung ang dalawang plate na metal na may magkakaibang potensyal ng elektrod ay inilagay sa kaukulang electrolyte, halimbawa, sa isang solusyon ng sulfuric acid (H2SO4) na inilagay ang zinc (Zn) at tanso (Cth), kung gayon ang isang voltmeter na konektado sa mga plate na ito ay magpapakita ng boltahe sa pagitan ang mga ito ay bahagyang higit sa 1 V.

Ang boltahe na ito, sa kasong ito ay tinatawag na e. atbp. c. galvanic couple, ay dahil sa pagkakaiba sa electrode potentials ng tanso, na may maliit na positibong potensyal, at zinc, na may malaking negatibong potensyal. Ang ganitong aparato ay ang pinakasimpleng galvanic cell - ang Volta cell.

Sa isang galvanic cell, ang enerhiya ng kemikal ay na-convert sa elektrikal na enerhiya at sa tulong nito posible na magsagawa ng elektrikal na trabaho dahil sa enerhiya ng isang kemikal na reaksyon.

Pagsukat ng e. atbp. c. Ang mga galvanic na selula ay dapat gawin sa kawalan ng kasalukuyang sa cell circuit. Kung hindi, ang sinusukat e. atbp. s. ay magiging mas mababa kaysa sa halaga na tinukoy bilang ang pagkakaiba sa pagitan ng mga potensyal na balanse ng dalawang electrodes… Sa katunayan, ang isang tiyak na konsentrasyon ng mga electron sa mga electrodes ay tumutugma sa potensyal ng equilibrium: mas positibo ito ay mas mababa, mas negatibo ito ay mas mataas. Alinsunod dito, ang istraktura ng bahaging iyon ng double layer na nasa solusyon ay iba rin.

Pagsukat ng e. atbp. kasamaang isang cell na walang kasalukuyang daloy ay karaniwang ginagawa ng paraan ng kompensasyon. Upang mailapat ito, kailangan mong magkaroon ng ilan pamantayan e. atbp. kasama Ang tinatawag na normal na elemento ay nagsisilbing isang pamantayan. Kadalasang ginagamit nila ang mercury-cadmium normal na elemento ng Weston, hal. atbp. na may. na katumbas ng 1.01830 V sa 20 ° C.