Standard Hydrogen Elektrode: Egenskaber, Anvendelser & Redox Kemi

Den standard hydrogen elektrode repræsenterer nulpunktet på en skala af elektrodpotentialer, der bruges af kemikere til at forstå redox (dvs. relateret til oxydation-reduktion) reaktioner. Det er i grunden en gass elektrode. Hydrogen-gas indsprøjtes i en glas-celle, der indeholder en platin-elektrode (platinet deltager ikke i nogen reaktioner). Gassen elektrode indsættes i en fordundet syreløsning (1 mol dm-3 H+ (aq)), hvormed hydrogen-gassen reagerer. Den standard hydrogen elektrode holdes under standardbetingelser for temperatur (298 grader Kelvin) og tryk (1 atmosphere). Standard hydrogen elektroder har mange anvendelser.

Standard

IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) opfører den standard hydrogen elektrode som den universelle referenceelektrode, som anses for at have et standard elektrodpotentiale på nul under standardbetingelser ved alle temperaturer. Den standard hydrogen elektrode-celle forbinder til en anden celle med en anden type elektrode for at måle potentialet af den anden elektrode. Cellerne forbinder med en tråd, hvortil et voltmeter (et instrument til at måle i volt forskellene i potentiale mellem forskellige punkter i et elektrisk kredsløb) også er tilsluttet. En saltbro mellem de to celler fuldfører kredsløbet. Den standard hydrogen elektrode er forbundet som den venstre hånd elektrode.

Til at Detektere Elektrodpotentiale af et Testet Materiale

Den standard hydrogen elektrode anses for at have et potentiale på nul, så det standard elektrodpotentiale af det testede materiale anses for at være lig med det af hele cellen. Hvis det er negativt, har den testede elektrode en større tendens til at miste elektroner end hydrogen. Hvis det er positivt, er den testede elektrode mindre villig til at miste elektroner end hydrogen, og har faktisk en større tendens til at vinde elektroner end hydrogen. Dette gøres sjældent i praksis, da hydrogen-elektroden er svær at bruge.

Elektrokemisk Serie

De standard elektrodpotentialer for forskellige materialer kan sammenlignes. De placeres i rækkefølge i den elektrokemiske serie, fra det mest negative til det mest positive. Materialer, der er meget negative, er gode reducerende midler, mens de mest positive materialer er gode oxiderende midler. Retningen af en redox-reaktion mellem to enhver materialer i serien kan forudsiges ved at sammenligne deres standard elektrodpotentialer. Det mere negative materiale i paret vil miste elektroner (blive oxideret), mens det mere positive materiale vil vinde dem (blive reduceret). Forskellen skal være mere end 0,3 V for en reaktion til at finde sted under normale betingelser, dog.