Elettrodo ad idrogeno: definizione, dispositivo, formula e caratteristiche

Nell'articolo seguente, definiamo il significato del termine "elettrodo di idrogeno". Non tutti sanno cosa sia. Qui verrà rivelato il suo significato generale. Presteremo inoltre attenzione alle reazioni di ossidazione e riduzione, che sono associate al tipo di operazione di un oggetto simile, e separatamente parleremo delle parti che lo compongono.

introduzione

Elettrodo di idrogeno standard chiamato elettrodi di riferimento. Sono usati nel corso delle misure di natura elettrochimica. Trovano anche il loro uso nella composizione di celle galvaniche. Un elettrodo di idrogeno (EI) è una piastra metallica o un filo che assorbe bene l'idrogeno in forma gassosa. La piastra stessa è immersa in soluzioni acquose saturate con ossigeno e contenente i suoi ioni.

Questo elemento ha il potenziale dovuto alla concentrazione di ioni H ⁺ nello spessore della soluzione. L'elettrodo è usato come riferimento rispetto al quale viene determinato il potenziale delle reazioni chimiche studiate. Se la pressione di idrogeno è uguale a una unità di atm. E la concentrazione di protoni corrisponde al rapporto di 1 mol / l, allora il potenziale di VE è considerato uguale a zero. Se si utilizza il platino come superficie per una reazione specifica, oltre a un VE e un elettrodo definito, si può osservare una reazione interessante durante la quale si forma un atomo di idrogeno stabile:

2H ⁺ + 2e ^- = H ₂ .

In altre parole, gli atomi di H sono ridotti o ossidati, il tipo di reazione è determinato dal potenziale dell'elettrodo di idrogeno su cui avviene la reazione.

Quando si misurano EMF di dispositivi di elettrodeposizione utilizzando condizioni standard (la soluzione di cui abbiamo parlato sopra), usano sempre il concetto di potenziale elettrodo standard. È determinato tipo di reazione chimica

Ossidazione e riduzione

Parlando di elettrodi di idrogeno, abbiamo menzionato la nozione di ossidazione e reazione di riduzione, che può verificarsi con gli atomi di idrogeno quando si usano gli elettrodi corrispondenti.

Il recupero in chimica è un fenomeno in cui:

• Una particella o molecola atomica, ionica accetta (ciascuno) uno o più elettroni.
• Si osserva una diminuzione del grado di ossidazione di certi atomi in una particolare particella.
• Le sostanze organiche perdono gli atomi di ossigeno e / o acquisiscono idrogeno.

In precedenza, solo la terza definizione era considerata un restauro (a partire dalla metà del XIX secolo), mentre il primo e il secondo cominciarono ad essere applicati solo negli anni '20 del secolo scorso. Oggi si ritiene che la seconda definizione possa essere considerata comune a tutti i processi di riduzione in chimica. Con l'aiuto del terzo tipo di descrizione, le reazioni redox sono spesso isolate e riconosciute.

Considera di più. Per ossidazione si intende un processo che è accompagnato da un graduale aumento di atomici stati di ossidazione una certa sostanza. Ciò avviene attraverso il "trasporto" di elettroni dall'atomo donatore, che è responsabile del ritorno di e ^- , all'atomo accettore, che riceverà e ^- .

L'introduzione del termine nella circolazione scientifica e quotidiana delle unità linguistiche è obbligatoria per l'accademico V. M. Severgin. Questa innovazione è stata fatta a cavallo tra il XVII e il XIX secolo. Lo scienziato ha usato questo termine per indicare i processi di interazione dell'ossigeno (contenuti nell'aria) con altre sostanze. A volte le reazioni di ossidazione possono portare alla formazione di particelle instabili e alla loro successiva decomposizione in componenti costituenti minori della reazione.

applicazione

Gli elettrodi di idrogeno sono più spesso utilizzati per misurare il potenziale elettrochimico standard. Utilizzato anche per determinare il livello di concentrazione degli ioni idrogeno e di altri tipi di ioni. Anche con l'uso di VE condurre ricerche che aiutano a conoscere il prodotto di solubilità in relazione alla costante di velocità specificata nel corso di alcune reazioni elettrochimiche.

I requisiti più importanti per l'elettrodo di riferimento sono:

• Capacità di lavorare in intervalli di temperatura.
• Stabilità del flusso di lavoro.
• La capacità di riprodurre il risultato della reazione e della ricerca.
• Compatibilità con la fusione investigata.
• Mancanza di potenziale stazionario.

Meccanismo del dispositivo

Il dispositivo degli elettrodi di idrogeno standard comprende:

• L'elettrodo di platino è un elemento del sistema che ha la capacità di escludere la contaminazione della soluzione da una fila esterna di ioni durante il corso dell'elettrolisi. Tali parti non hanno aree di superficie pulite (escluse le aree potenziali relativamente strette). Il campo di reazione di sostanze è chiamato doppio strato. È caratterizzato dal fatto che solo metallo, ioni e solvente sono in contatto qui. E quest'ultimo è in una condizione speciale. A seconda del valore del potenziale, il metallo può essere rivestito con idrogeno in forma assorbita (basso valore) o con ossidi (alto valore).
• Il ponte elettrolitico è un mezzo per comunicare le due metà della struttura galvanica del meccanismo.
• Alimentazione di gas idrogeno.
• Soluzioni acide (generalmente HCl) con una concentrazione di cationi di idrogeno: H ⁺ = 1 mol / litro.
• Un'ostruzione della penetrazione delle otturazioni delle molecole di ossigeno (dall'aria).
  

potenziale

Calcolare il potenziale dell'elettrodo a idrogeno sull'applicazione su un singolo elettrodo è impossibile. Tuttavia, questa affermazione è valida solo per le modalità sperimentali.

I mezzi potenziometrici, che svolgono un ruolo importante nella questione del potenziale degli elettrodi, si basano sulla definizione di forza elettromotrice (EMF):

E = E ₁ -E ₂ ;

Dove E è definito come EMF, e E ₁ ed E ₂ agiscono come il potenziale degli elettrodi del circuito che viene studiato.

Come calcolare? Il potenziale dell'elettrodo dell'idrogeno è uguale al numero che può essere determinato usando l'equazione di Nernst:

E = E ₀ + RT / Nf in un _bue / a _rosso = E ₀ + RT / nF in [bue] y _bue / [rosso] y _rosso

dove:

• E ₀ - il valore standard del potenziale del sistema redox;
• R è la costante di gas uguale a 8.312 J / (K mol);
• T è il valore di temperatura assoluto;
• F è la costante di Faraday (96485 Cl / mol);
• n è il numero di elettroni che partecipano alla reazione;
• un _bue e un _rosso sono indicatori dell'attività di varie forme del sistema redox (ossidazione e riduzione, rispettivamente);
• [bue] e [rosso] - la concentrazione molare di sostanze responsabili del fenomeno di ossidazione o riduzione;
• Gamma [bue] e [rosso] - la grandezza del coefficiente di attività.
  

Dati storici

CE è caratterizzato dalla complessità del processo operativo. Tuttavia, divenne famoso e cominciò ad essere usato per molto tempo.

VE era un progetto proprietario di P. P. L. Serensen. Li ha usati come strumento centrale per la sua ricerca, che ha permesso l'emergere della teoria moderna della materia pH.

JF McClendon usò HE in una serie di primi esperimenti sullo studio della pH-metria nello stomaco. Come è successo? Lo scienziato ha utilizzato un elettrodo di riferimento in cui è stato posizionato un elettrodo di idrogeno. Quest'ultimo è stato introdotto insieme alla sonda pH all'interno dello stomaco umano.