Welches Potential hat die Elektrode?

Das Elektrodenpotential oder Elektrodenpotential eines Metalls ist eine Potentialdifferenz, die an der Grenzfläche zwischen Metall und Lösung auftritt, wenn ein Metall in eine Elektrolytlösung eingetaucht wird, als Folge der Wechselwirkung von Oberflächenmetallionenatomen, die sich in den Knoten eines Kristallgitters befinden, mit polaren Atomen Wassermoleküle, die zur Oberfläche der Elektrode ausgerichtet sind ... Dies ist auf die Bildung einer elektrischen Doppelschicht zurückzuführen, also auf eine asymmetrische Verteilung geladener Teilchen an der Grenze.

Das Phänomen der Auflösung von Metallen in Elektrolyten wird bei chemischen Stromquellen genutzt. Eine in einer Lösung ihres eigenen Salzes geräucherte Metallplatte neigt auf die eine oder andere Weise dazu, sich darin aufzulösen. Diese Tendenz wird manchmal als Auflösungselastizität des Metalls bezeichnet.

Eine in eine Zinksulfatlösung ZnTAKA4 getauchte Zinkplatte gibt Zinkpartikel in Form positiv geladener Ionen an die Lösung ab.Dadurch, dass die rosafarbenen Atome in Form positiv geladener Ionen austreten, bildet sich auf der Zinkplatte ein Überschuss an freien Elektronen, diese wird negativ geladen und in der oberflächennahen Flüssigkeitsschicht bildet sich ein Überschuss an positiven Ionen des Zinks, daher ist diese Schicht positiv geladen. Auf diese Weise entsteht an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Metall eine elektrische Doppelschicht aus räumlich getrennten Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens.

Diese Ladungen verhindern den weiteren Übergang des Metalls in die Lösung – die negativen Platten halten das positive Metallion und die positive Ladung des Elektrolyten drückt das Metallion zurück zur Platte. Mit anderen Worten, das elektrische Feld der Doppelschicht an der Metall-Flüssigkeits-Grenzfläche wirkt dem weiteren Übergang von Metallionen in Lösung entgegen. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den Kräften der Tendenz des Metalls, in Lösung zu gehen, chemischer Natur, und ein die elektrischen Kräfte, die entgegengesetzt sind.

Diagramm der Bildung einer elektrischen Doppelschicht an der Grenzfläche zwischen einem Metall und einem Elektrolyten

Durch die Auflösung im Elektrolyten erhält die Metallelektrode somit ein bestimmtes Elektrodenpotential (also ein elektrochemisches Potential) gegenüber dem Elektrolyten, das vom Material der Elektrode und der Zusammensetzung des Elektrolyten abhängt.

Elektrodenpotentiale können jedoch positiv sein. Dies geschieht in Fällen, in denen die positiven Ionen der Lösung zur Elektrode gelangen und diese positiv aufladen, und die Elektrolytschicht negativ, beispielsweise wenn eine Kupferplatte in eine ausreichend konzentrierte Lösung von Kupfersulfat (CuSO)4) eingetaucht wird.

Die elektrische Doppelschicht kann mit einem Kondensator verglichen werden, dessen eine Platte die Metalloberfläche und die andere eine Schicht gelöster Ionen auf der Metalloberfläche darstellt. Zwischen den entgegengesetzt geladenen Platten gibt es einen Potentialunterschied bzw. einen Potentialsprung.

Der Potentialsprung an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Lösung kann als Maß für die Redoxkapazität des Systems dienen. Es ist jedoch unmöglich, einen solchen Potentialsprung bzw. die Potentialdifferenz zwischen den beiden Phasen zu messen. Aber man kann z.B. messen. usw. c. Elemente bestehend aus den Elektroden, an denen wir interessiert sind, und einer (in allen Fällen gleichen) Elektrode, deren Potential bedingt als Null angenommen wird.

Es wurde gemessen usw. c. wird die Redoxkapazität der Elektrode, an der wir interessiert sind, relativ zu einem bedingten Nullpunkt charakterisieren. Der so erhaltene Wert wird als inneres Potential des Metalls bezeichnet.

Um das Elektrodenpotential eines beliebigen Metalls zu messen, ist es notwendig, eine zweite Elektrode im Elektrolyten zu platzieren, die wiederum abhängig von ihrem Material ein bestimmtes Elektrodenpotential aufweist. Daher kann nur die algebraische Summe zweier Elektrodenpotentiale direkt gemessen werden.

Aus diesem Grund werden die Elektrodenpotentiale verschiedener Materialien in Bezug auf einen Standard (eine Wasserstoffelektrode, deren Potential üblicherweise als Null angenommen wird) bestimmt.

Zur Messung können auch andere Referenzelektroden verwendet werden, deren Potential gegenüber der Wasserstoff-Standardelektrode bekannt ist. Dieses Potenzial wird auch anhand der Messung von z. usw. c. ein Stromkreis bestehend aus einer ausgewählten Referenzelektrode und einer Standard-Wasserstoffelektrode.

Wenn die untersuchte Elektrode, die an eine Standard-Wasserstoffelektrode angeschlossen ist, negativ ist, wird dem internen Potential das Vorzeichen » -« zugewiesen, andernfalls das Vorzeichen »+«.

Beispielsweise wird das so in einer Lösung des entsprechenden Metallsalzes gemessene Elektrodenpotential von Zink -0,76 V, Kupfer +0,34 V, Silber +0,8 V durch Subtraktion des negativeren Potentials vom Potential bei -positivem bestimmt.

Wenn zwei Metallplatten mit unterschiedlichem Elektrodenpotential in den entsprechenden Elektrolyten gelegt werden, beispielsweise in eine Lösung aus Schwefelsäure (H2SO4) Zink (Zn) und Kupfer (Cth), dann zeigt ein an diese Platten angeschlossenes Voltmeter eine Spannung dazwischen an sie etwas mehr als 1 V.

Diese Spannung, in diesem Fall e genannt. usw. c. galvanisches Paar, wird auf den Unterschied in den Elektrodenpotentialen von Kupfer, das ein kleines positives Potenzial hat, und Zink, das ein deutlich negatives Potenzial hat, zurückzuführen sein. Ein solches Gerät ist die einfachste galvanische Zelle – die Volta-Zelle.

In einer galvanischen Zelle wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt und mit ihrer Hilfe ist es möglich, aufgrund der Energie einer chemischen Reaktion elektrische Arbeit zu verrichten.

Messung von z. usw. c. Galvanische Zellen müssen ohne Strom im Zellkreis hergestellt werden. Ansonsten beträgt der gemessene e. usw. s. wird kleiner sein als der als definierte Wert die Differenz zwischen den Gleichgewichtspotentialen der beiden Elektroden… Tatsächlich entspricht eine bestimmte Elektronenkonzentration an den Elektroden dem Gleichgewichtspotential: Je positiver es niedriger ist, desto negativer ist es höher. Dementsprechend ist auch die Struktur des in Lösung befindlichen Teils der Doppelschicht unterschiedlich.

Messung von z. usw. mitEine Zelle ohne Stromfluss wird üblicherweise durch das Kompensationsverfahren hergestellt. Um es anzuwenden, müssen Sie welche haben Standard-E. usw. mit Als solcher Standard dient das sogenannte Normalelement. Am häufigsten verwenden sie Westons normales Quecksilber-Cadmium-Element, z. usw. mit. was 1,01830 V bei 20 ° C entspricht.