Quin és el potencial de l'elèctrode

El potencial d'elèctrode o potencial d'elèctrode d'un metall és una diferència de potencial que es produeix a la interfície metall-solució quan un metall està immers en una solució d'electròlit com a resultat de la interacció d'àtoms d'ions metàl·lics superficials situats als nodes d'una xarxa cristal·lina amb polars. molècules d'aigua orientades a la superfície de l'elèctrode... Això es deu a la formació d'una doble capa elèctrica, és a dir, una distribució asimètrica de partícules carregades al límit.

El fenomen de dissolució de metalls en electròlits s'utilitza en fonts químiques d'electricitat. Una placa metàl·lica fumada en una solució de la seva pròpia sal, d'una manera o altra, tendeix a dissoldre's-hi. Aquesta tendència de vegades s'anomena elasticitat de dissolució del metall.

Una placa de zinc immersa en una solució de sulfat de zinc ZnTAKA4 dóna partícules de zinc a la solució en forma d'ions carregats positivament.A causa del fet que els àtoms rosats surten en forma d'ions carregats positivament, es forma un excés d'electrons lliures a la placa de zinc i es carrega negativament i es forma un excés d'ions positius a la capa de líquid prop de la superfície. del zinc, i per tant aquesta capa es carrega positivament. D'aquesta manera, a la interfície entre el líquid i el metall sorgeix una doble capa elèctrica de càrregues separades espacialment de signe oposat.

Aquestes càrregues s'oposaran al pas més del metall a la solució: les plaques negatives contenen l'ió metàl·lic positiu i la càrrega positiva de l'electròlit empeny l'ió metàl·lic cap a la placa. En altres paraules, el camp elèctric de la doble capa a la interfície metall-líquid contraresta la transició posterior dels ions metàl·lics a la solució. S'estableix un equilibri entre les forces de la tendència del metall a entrar en solució, de naturalesa química, i les forces elèctriques que s'oposen.

Esquema de la formació d'una doble capa elèctrica a la interfície entre un metall i un electròlit

Així, a causa de la dissolució de l'electròlit, l'elèctrode metàl·lic adquireix un potencial elèctrode determinat (és a dir, electroquímic) respecte a l'electròlit, que depèn del material de l'electròlit i de la composició de l'electròlit.

Tanmateix, els potencials dels elèctrodes poden ser positius. Això passa en els casos en què els ions positius de la solució passen a l'elèctrode, carregant-lo positivament, i la capa d'electròlits, negativament, per exemple, quan una placa de coure està submergida en una solució prou concentrada de sulfat de coure (CuSO)4).

La doble capa elèctrica es pot assimilar a un condensador, una de les plaques del qual és la superfície metàl·lica i l'altra és una capa d'ions en solució a la superfície metàl·lica. Entre les plaques de càrrega oposada i hi ha una diferència, o salt, de potencial.

El salt de potencial a la interfície elèctrode-solució pot servir com a mesura de la capacitat redox del sistema. Tanmateix, és impossible mesurar aquest salt de potencial o, de manera equivalent, la diferència de potencial entre les dues fases. Però pots mesurar e. etc. c) elements composts pels elèctrodes que ens interessen i algun elèctrode (el mateix en tots els casos), el potencial del qual s'assumeix condicionalment que és zero.

S'ha mesurat, etc. c) caracteritzarà la capacitat redox de l'elèctrode que ens interessa en relació amb algun zero condicional. El valor així obtingut s'anomena potencial intern del metall.

Per mesurar el potencial d'elèctrode de qualsevol metall, cal col·locar un segon elèctrode a l'electròlit, que al seu torn tindrà un determinat potencial d'elèctrode, en funció del seu material. Per tant, només es pot mesurar directament la suma algebraica de dos potencials d'elèctrode.

Per aquest motiu, els potencials d'elèctrode de diversos materials es determinen respecte a un estàndard (un elèctrode d'hidrogen, el potencial del qual normalment es considera zero.

També es poden utilitzar per mesurar altres elèctrodes de referència el potencial dels quals en relació amb l'elèctrode estàndard d'hidrogen es coneix. Aquest potencial també es troba a partir de la mesura de e. etc. c) un circuit format per un elèctrode de referència seleccionat i un elèctrode d'hidrogen estàndard.

Si l'elèctrode estudiat connectat a un elèctrode d'hidrogen estàndard és negatiu, el signe » -» s'assigna al potencial intern, en cas contrari, el signe «+».

Per exemple, el potencial de l'elèctrode de zinc -0,76 V, coure +0,34 V, plata +0,8 V, mesurat d'aquesta manera en una solució de la sal metàl·lica corresponent, es determina restant el potencial més negatiu del potencial en -positiu.

Si es col·loquen dues plaques metàl·liques amb un potencial d'elèctrode diferent a l'electròlit corresponent, per exemple, en una solució d'àcid sulfúric (H2SO4) col·locada zinc (Zn) i coure (Cth), aleshores un voltímetre connectat a aquestes plaques mostrarà una tensió entre una mica més d'1 V.

Aquesta tensió, en aquest cas anomenada e. etc. c) parell galvànic, serà degut a la diferència de potencials d'elèctrode del coure, que té un potencial positiu petit, i del zinc, que té un potencial negatiu important. Aquest dispositiu és la cèl·lula galvànica més senzilla: la cèl·lula Volta.

En una cèl·lula galvànica, l'energia química es converteix en energia elèctrica i amb la seva ajuda és possible realitzar un treball elèctric a causa de l'energia d'una reacció química.

Mesura d'e. etc. c) Les cèl·lules galvàniques s'han de produir en absència de corrent al circuit de cèl·lules. En cas contrari, la mesura e. etc. s. serà inferior al valor definit com la diferència entre els potencials d'equilibri dels dos elèctrodes… De fet, una certa concentració d'electrons als elèctrodes correspon al potencial d'equilibri: com més positiu és menor, més negatiu és més alt. En conseqüència, l'estructura d'aquesta part de la doble capa que es troba en solució també és diferent.

Mesura d'e. etc. ambuna cèl·lula sense flux de corrent es produeix normalment pel mètode de compensació. Per aplicar-lo, cal tenir-ne algun estàndard e. etc. amb L'anomenat element normal serveix com a estàndard. Amb més freqüència utilitzen l'element normal mercuri-cadmi de Weston, p. etc. amb. que és igual a 1,01830 V a 20 ° C.