Hvad er elektrodens potentiale

Elektrodepotentiale eller elektrodepotentiale af et metal er en potentialforskel, der opstår ved metal-opløsningsgrænsefladen, når et metal nedsænkes i en elektrolytopløsning som et resultat af vekselvirkningen af ​​overflademetalionatomer placeret i noderne af et krystalgitter med polært vandmolekyler orienteret til overfladen af ​​elektroden ... Dette skyldes dannelsen af ​​et elektrisk dobbeltlag, det vil sige en asymmetrisk fordeling af ladede partikler ved grænsen.

Fænomenet opløsning af metaller i elektrolytter bruges i kemiske kilder til elektricitet. En metalplade røget i en opløsning af sit eget salt, på en eller anden måde, har en tendens til at opløses i den. Denne tendens kaldes nogle gange metallets opløsningselasticitet.

En zinkplade nedsænket i en opløsning af zinksulfat ZnTAKA4 giver zinkpartikler til opløsningen i form af positivt ladede ioner.På grund af det faktum, at de lyserøde atomer forlader i form af positivt ladede ioner, dannes et overskud af frie elektroner på zinkpladen, og det bliver negativt ladet, og et overskud af positive ioner dannes i væskelaget nær overfladen af zinken, og derfor er dette lag positivt belastet. På denne måde opstår et elektrisk dobbeltlag af rumligt adskilte ladninger med modsat fortegn ved grænsefladen mellem væsken og metallet.

Disse ladninger vil modsætte sig yderligere passage af metallet i opløsning - de negative plader holder den positive metalion, og den positive ladning af elektrolytten skubber metalionen tilbage mod pladen. Det elektriske felt i dobbeltlaget ved metal-væske-grænsefladen modvirker med andre ord den videre overgang af metalioner til opløsning.Der etableres en balance mellem kræfterne i metallets tendens til at gå i opløsning, kemisk af natur, og de elektriske kræfter, der er modsat.

Diagram over dannelsen af ​​et elektrisk dobbeltlag ved grænsefladen mellem et metal og en elektrolyt

På grund af opløsning i elektrolytten opnår metalelektroden således et bestemt elektrodepotentiale (med andre ord elektrokemisk) i forhold til elektrolytten, hvilket afhænger af elektrodens materiale og elektrolyttens sammensætning.

Elektrodepotentialer kan dog være positive. Dette sker i tilfælde, hvor de positive ioner af opløsningen passerer til elektroden, oplader den positivt, og elektrolytlaget - negativt, for eksempel når en kobberplade er nedsænket i en tilstrækkeligt koncentreret opløsning af kobbersulfat (CuSO)4).

Det elektriske dobbeltlag kan sammenlignes med en kondensator, hvis en af ​​pladerne er metaloverfladen og den anden er et lag af ioner i opløsning på metaloverfladen. Mellem de modsat ladede plader og der er en forskel, eller spring, i potentialet.

Potentialespringet ved elektrode-opløsningsgrænsefladen kan tjene som et mål for systemets redoxkapacitet. Det er imidlertid umuligt at måle et sådant potentialespring eller tilsvarende potentialforskellen mellem de to faser. Men du kan måle f.eks. etc. c. elementer sammensat af de elektroder, vi er interesserede i, og en (den samme i alle tilfælde) elektrode, hvis potentiale betinget antages at være nul.

Det er blevet målt mv. c. vil karakterisere redoxkapaciteten af ​​den elektrode, vi er interesseret i i forhold til et betinget nul. Den således opnåede værdi kaldes metallets indre potentiale.

For at måle elektrodepotentialet af ethvert metal er det nødvendigt at placere en anden elektrode i elektrolytten, som igen vil have et bestemt elektrodepotentiale, afhængigt af dets materiale. Derfor kan kun den algebraiske sum af to elektrodepotentialer måles direkte.

Af denne grund bestemmes elektrodepotentialerne for forskellige materialer i forhold til en standard (en brintelektrode, hvis potentiale normalt antages at være nul.

Andre referenceelektroder, hvis potentiale i forhold til brintstandardelektroden er kendt, kan også anvendes til måling. Dette potentiale findes også ud fra målingen af ​​f.eks. etc. c. et kredsløb sammensat af en valgt referenceelektrode og en standard brintelektrode.

Hvis den undersøgte elektrode forbundet til en standard brintelektrode er negativ, tildeles tegnet » -» det indre potentiale, ellers tegnet «+».

For eksempel bestemmes elektrodepotentialet for zink -0,76 V, kobber +0,34 V, sølv +0,8 V, målt på denne måde i en opløsning af det tilsvarende metalsalt, ved at trække det mere negative potentiale fra potentialet ved -positivt.

Hvis to metalplader med forskelligt elektrodepotentiale placeres i den tilsvarende elektrolyt, for eksempel i en opløsning af svovlsyre (H2SO4) placeret zink (Zn) og kobber (Cth), så vil et voltmeter forbundet til disse plader vise en spænding mellem dem lidt mere end 1 V.

Denne spænding, i dette tilfælde kaldet e. etc. c. galvanisk par, vil skyldes forskellen i elektrodepotentialer af kobber, som har et lille positivt potentiale, og zink, som har et signifikant negativt potentiale. En sådan enhed er den enkleste galvaniske celle - Volta-cellen.

I en galvanisk celle omdannes kemisk energi til elektrisk energi og med dens hjælp er det muligt at udføre elektrisk arbejde på grund af energien fra en kemisk reaktion.

Måling af f.eks. etc. c. galvaniske celler skal produceres i fravær af strøm i cellekredsløbet. Ellers vil det målte e. etc. s. vil være mindre end værdien defineret som forskellen mellem ligevægtspotentialerne for de to elektroder… Faktisk svarer en vis koncentration af elektroner på elektroderne til ligevægtspotentialet: Jo mere positivt det er lavere, jo mere negativt er det højere. Følgelig er strukturen af ​​den del af dobbeltlaget, der er i opløsning, også anderledes.

Måling af f.eks. etc. meden celle uden strøm er normalt produceret ved kompensationsmetoden. For at anvende det, skal du have nogle standard e. osv. med Det såkaldte normale element fungerer som en sådan standard. Oftest bruger de Westons kviksølv-cadmium-normalelement, f.eks. etc. som er lig med 1,01830 V ved 20 °C.