Стандартный водородный электрод (сокращенно SHE ), представляет собой окислительно-восстановительный электрод, который составляет основу термодинамической шкалы. окислительно-восстановительных потенциалов. Его абсолютный электродный потенциал оценивается в 4,44 ± 0,02 В при 25 ° C, но чтобы сформировать основу для сравнения со всеми другими электродными реакциями, стандартный электродный потенциал водорода (E °) заявлено как нулевое вольт при любой температуре. Потенциалы любых других электродов сравниваются с потенциалами стандартного водородного электрода при той же температуре.
Водородный электрод основан на окислительно-восстановительной полуячейке :
Эта окислительно-восстановительная реакция происходит при платинированный платиновый электрод. Электрод погружают в кислотный раствор, через который барботируют чистый газообразный водород. Концентрация как восстановленной, так и окисленной формы поддерживается на уровне единицы. Это означает, что давление газообразного водорода составляет 1 бар (100 кПа), а коэффициент активности ионов водорода в растворе равен единице. Активность ионов водорода - это их эффективная концентрация, которая равна формальной концентрации, умноженной на коэффициент активности. Эти безразмерные коэффициенты активности близки к 1,00 для очень разбавленных водных растворов, но обычно ниже для более концентрированных растворов. Уравнение Нернста должно быть записано как:
где:
На раннем этапе развития электрохимии исследователи Rchers использовали обычный водородный электрод в качестве эталона для нулевого потенциала. Это было удобно, потому что на самом деле его можно было изготовить путем «[погружения] платинового электрода в раствор 1 N сильной кислоты и [барботирования] газообразного водорода через раствор при давлении около 1 атм». Однако позже этот интерфейс электрод / раствор был изменен. Его заменила теоретическая граница раздела электрод / раствор, где концентрация H составляла 1 M, но предполагалось, что ионы H не взаимодействуют с другими ионами (условие, физически недостижимое при таких концентрациях). Чтобы отличать этот новый стандарт от предыдущего, ему было присвоено название «Стандартный водородный электрод». Наконец, существует также термин RHE (обратимый водородный электрод), который представляет собой практический водородный электрод, потенциал которого зависит от pH раствора.
. Таким образом,
Выбор платины для водорода электрод обусловлен несколькими факторами:
Поверхность платины платинирована (т. е. покрыта слоем мелкодисперсной порошковой платины, также известной как платиновый черный ), чтобы:
Другие металлы могут использоваться для изготовления электродов с аналогичной функцией, например, палладий-водородный электрод.
Из-за высокой адсорбционной активности платинированной платины. электрода, очень важно защитить поверхность электрода и раствор от присутствия органических веществ, а также от атмосферного кислорода. Также следует избегать неорганических ионов, которые могут снижаться до состояния с более низкой валентностью на электроде (например, Fe, CrO. 4). Ряд органических веществ также восстанавливается водородом на поверхности платины, и этого также следует избегать.
Катионы, которые могут восстанавливаться и осаждаться на платине, могут быть источником помех: серебро, ртуть, медь, свинец, кадмий и таллий.
Вещества, которые могут инактивировать («отравить») каталитические центры, включают мышьяк, сульфиды и другие соединения серы, коллоидные вещества, алкалоиды и материалы, обнаруженные в живых системах.
Стандартный окислительно-восстановительный потенциал пары дейтерия немного отличается от такового протонной пары (примерно -0,0044 В по сравнению с SHE). Были получены различные значения в этом диапазоне: -0,0061 В, -0,00431 В, -0,0074 В.
Также имеется разница при использовании дейтерида водорода вместо водорода в электроде.
Схема стандартного водородного электрода:
Викискладе есть носители, относящиеся к Стандартный водородный электрод. |