Vodíková elektroda: definice, zařízení, vzorec a funkce

V následujícím článku definujeme význam pojmu "vodíková elektroda". Ne každý ví, co to je. Zde se objeví jeho obecný význam. Budeme také dbát na reakce oxidace a redukce, které jsou spojeny s typem provozu podobného objektu, a zvlášť budeme hovořit o částech, které ji tvoří.

Úvod

Standardní vodíková elektroda nazývaná referenční elektrody. Používají se při měření elektrochemické povahy. Zjistili také jejich použití v kompozici galvanických článků. Vodíková elektroda (EI) je kovová deska nebo drát, který dobře absorbuje vodík v plynné formě. Samotná deska je ponořena do vodných roztoků nasycených kyslíkem a obsahujících její ionty.

Tento prvek má potenciál v důsledku koncentrace iontů H ⁺ v tloušťce roztoku. Elektroda se používá jako odkaz, proti kterému je určen potenciál studovaných chemických reakcí. Pokud je tlak vodíku rovný jedné jednotce atm., A koncentrace protonů odpovídá poměru 1 mol / l, pak je potenciál VE považován za rovný nule. Pokud použijete platinu jako povrch pro určitou reakci, stejně jako VE a definovanou elektrodu, pak můžete pozorovat zajímavou reakci, během níž vznikne stabilní atom vodíku:

2H ⁺ + 2e ^- = H2.

Jinými slovy, atomy H jsou redukovány nebo oxidovány. Typ reakce je určen potenciálem vodíkové elektrody, ve které probíhá reakce.

Při měření EMF elektrolytických zařízení za standardních podmínek (řešení, o kterém jsme hovořili výše) vždy používají koncepci potenciálu standardní elektrody. Je určeno typ chemické reakce.

Oxidace a redukce

Pokud jde o vodíkové elektrody, zmínili jsme se o pojmu oxidační a redukční reakce, který se může vyskytnout s atomy vodíku při použití odpovídajících elektrod.

Zotavení v chemii je fenomén, v němž:

• Atomová, iontová částice nebo molekula přijímá (každý) jeden nebo více elektronů.
• Zaznamenává se snížení stupně oxidace určitých atomů v určité částice.
• Organické látky ztrácejí atomy kyslíku a / nebo získávají vodík.

Dříve byla pouze třetí definice považována za obnovu (od poloviny devatenáctého století), zatímco první a druhá začala být aplikována teprve v 20. letech minulého století. Dnes se předpokládá, že druhá definice může být považována za společnou pro všechny redukční procesy v chemii. Pomocí třetího popisu jsou redoxní reakce často izolovány a rozpoznány.

Zvažte více. Oxidací se rozumí proces, který je doprovázen postupným zvyšováním atomové oxidačních stavů určitou látku. To se děje prostřednictvím "transportu" elektronů z atomu dárce, který je odpovědný za návrat e ^- k akceptorovému atomu, který přijme e ^- .

Zavedení termínu do vědeckého a každodenního oběhu jazykových jednotek je povinností akademika V. M. Severgin. Tato inovace byla provedena na přelomu XVII. A XIX. Století. Vědec tento termín označoval jako proces interakce kyslíku (obsaženého ve vzduchu) s jinými látkami. Někdy oxidační reakce mohou vést k tvorbě nestabilních částic a jejich následnému rozkladu na menší součásti reakce.

Aplikace

Vodivé elektrody se nejčastěji používají pro měření standardního elektrochemického potenciálu. Také se používá k určení úrovně koncentrace iontů vodíku a jiných typů iontů. Dokonce i s využitím vědeckého výzkumu, který pomáhá poznat produkt rozpustnosti ve vztahu k stanovené konstantě rychlosti v průběhu některých elektrochemických reakcí.

Nejdůležitější požadavky na referenční elektrodu jsou:

• Schopnost pracovat v teplotních rozsahoch.
• Stabilita pracovního toku.
• Schopnost reprodukovat výsledek reakce a výzkumu.
• Kompatibilita se zkoumanou taveninou.
• Nedostatek stacionárního potenciálu.

Mechanismus zařízení

Zařízení standardních vodíkových elektrod zahrnuje:

• Platinová elektroda je prvkem systému, který má schopnost vyloučit kontaminaci roztoku vnější řadou iontů v průběhu elektrolýzy. Takové části nemají čisté povrchy (s výjimkou relativně úzkých potenciálních oblastí). Oblast reakce látek se nazývá dvouvrstvá. Je charakterizován skutečností, že zde jsou v kontaktu jen kovy, ionty a rozpouštědlo. A druhá je ve zvláštním stavu. V závislosti na hodnotě potenciálu může být kov potažen vodíkem v absorbované formě (nízká hodnota) nebo oxidy (vysoká hodnota).
• Elektrolytický most je prostředek pro komunikaci obou polovin galvanické struktury mechanismu.
• Přivádění plynného vodíku.
• Kyselinové roztoky (obvykle HCl) s koncentrací vodíkových kationtů: H ⁺ = 1 mol / litr.
• Obstrukce pronikání molekul kyslíku (ze vzduchu).
  

Potenciál

Pro výpočet potenciálu vodíkové elektrody při aplikaci na jednu elektrodu není možné. Toto prohlášení je však platné pouze pro experimentální způsoby.

Potenciometrické prostředky, které hrají důležitou roli v otázce potenciálu elektrod, jsou založeny na definici elektromotorické síly (EMF):

E = E1-E2;

Kde E je definovaný EMF a E1 a E2 působí jako potenciál elektrod obvodu, který je zkoumán.

Jak vypočítat? Potenciál vodíkové elektrody se rovná počtu, který lze stanovit pomocí rovnice Nernst:

E = E ₀ + RT / Nf u _vlk / _červená = E ₀ + RT / nF v [ox] y _ox / [červená] y _červená

Kde

• E ₀ - standardní hodnota potenciálu redoxního systému;
• R je plynová konstanta rovnající se 8,312 J / (K mol);
• T je hodnota absolutní teploty;
• F je Faradayova konstanta (96485Cl / mol);
• n je počet elektronů, které jsou účastníky reakce;
• _vlka a _červená jsou indikátory aktivity různých forem redoxního systému (oxidace a redukce);
• [ox] a [red] - molární koncentrace látek odpovědných za fenomén oxidace nebo redukce;
• Gamma [ox] a [red] - velikost koeficientu aktivity.
  

Historická data

CE se vyznačuje složitostí operačního procesu. Nicméně, to stalo slavné a začal být používán na dlouhou dobu.

VE byl proprietární design P. P. L. Serensen. Využil je jako ústřední nástroj pro jeho výzkum, který umožnil vznik moderní teorie pH-látky.

JF McClendon použil HE v řadě prvních experimentů na studium pH metry uvnitř žaludku. Jak se to stalo? Vědec použil referenční elektrodu, ve které byla umístěna vodíková elektroda. Ta byla zavedena společně s pH sondou do lidského žaludku.