Standardna vodikova elektroda

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži

Standardna vodikova elektroda (skraćeno SHE) ili normalna vodikova elektroda (NHE), je redoks elektroda koja predstavlja osnovu termodinamičke skale redoks potencijala. Procijenjena vrijednost apsolutnog elektrodnog potencijala ove elektrode je 4.44 ± 0.02 V na 25 °C. Kako bi se postavila osnova za poređenje svih redoks reakcija, dogovorno je uzeto da potencijal redukcije vodika na standardnoj vodikovoj elektrodi (E0) iznosi 0,000 V na svim temperaturama.[1]. Potencijali drugih elektroda se određuju poređenjem sa potencijalom standardne vodikove elektrode.

Osnovna polućelijska reakcija koja se odvija u SHE je:

2H+(aq) + 2e- → H2(g)

Ova reakcija se dešava na elektrodi od platinizirane platine, koja je uronjena u rastvor kiseline u kojem je aktivitet H+ iona jednak jedinici. Na elektrodu se dovodi gasoviti vodik pod pritiskom od 1 bar. Potencijal vodikove elektrode je definisan Nernstovom jednačinom:

E={RT \over F}\ln {a_{H^+} \over (p_{H_2}/p^0)^{1/2}}

odnosno

E=-{2.303RT \over F}pH - {RT \over 2F}\ln {p_{H_2}/p^0}

gdje je:

Karakteristike platinske elektrode[uredi | uredi izvor]

Platinska elektroda je pogodna za upotrebu u standardnoj vodikovoj elektrodi zbog slijedećih faktora:

  • inertnost(otpornost prema koroziji)
  • mogućnost katalize redukcije vodikovog jona
  • visoka gustoća struje izmjene za redukciju protona u odnosu na druge materijale
  • odlična reproducibilnost potencijala (odstupanje manje od 10 μV)[2].

Površina platine se platinizira (prevlači crnom platinom) iz slijedećih razloga:

  • da bi se obezbjedila veća aktivna površina, čime se povećava brzina reakcije
  • da bi se povećala adsorpcija vodika čime se također ubrzava reakcija

Za konstrukciju elektroda slične funkcije, mogu se, osim platine koristiti i drugi metali, kao što je paladij u paladijum-vodikovoj elektrodi.

Gustoće struje izmjene za redukciju H+ jona na nekim metalima u 1 mol/kg H2SO4[2]
Elektrodni materijal Gustoća
struje
izmjene
-log10(A/cm2)
Paladijum 3.0
Platina 3.1
Rodijum 3.6
Iridijum 3.7
Nikl 5.2
Zlato 5.4
Volfram 5.9
Niobijum 6.8
Titan 8.2
Kadmijum 10.8
Mangan 10.9
Olovo) 12.0
Živa 12.3

Smetnje[uredi | uredi izvor]

Zbog visoke adsorpcijske moći platinizirane platine, potrebno je zaštititi elektrodu od organskih supstanci i atmosferskog kisika. Smetnje mogu izazvati i anorganski joni koji se lako redukuju (npr., Fe3+, CrO42-).

Uzrok smetnji mogu biti i kationi koji se redukcijom mogu istaložiti na elektrodi: srebro, živa, bakar, olovo, kadmij i talij.

Supstance koje mogu deaktivirati ("otrovati") katalitička mjesta elektrodi su: arsen, sulfidi i drugi spojevi sumpora, koloidne supstance, alkaloidi, i biomolekule.[3]

Konstrukcija[uredi | uredi izvor]

Standard hydrogen electrode 2009-02-06.svg

Standardna vodikova elektroda se sastoji od:

  1. platinizirane platinske elektrode
  2. dovoda vodika
  3. rastvora kiseline aktiviteta H+ = 1 mol kg-1
  4. hidroizolacija za prevenciju smetnji izazvanih kisikom
  5. sonog mosta preko kojeg se povezuje drugi poluelement galvanske ćelije.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ IUPAC Gold Book
  2. ^ a b D.T. Sawyer, A. Sobkowiak, J.L. Roberts, Jr., "Electrochemistry for Chemists, 2nd edition", John Wiley and Sons, Inc., 1995.
  3. ^ D.J.G. Ives, G.J. Janz, "Reference Electrodes. Theory and Practice", Academic Press, 1961.