Elektrodun potansiyeli nedir?

Bir metalin elektrot potansiyeli veya elektrot potansiyeli, bir kristal kafesin düğümlerinde bulunan yüzey metali iyon atomlarının polar ile etkileşiminin bir sonucu olarak bir metal bir elektrolit çözeltisine daldırıldığında metal-çözelti arayüzünde meydana gelen potansiyel bir farktır. elektrot yüzeyine yönlendirilmiş su molekülleri ... Bunun nedeni, elektriksel bir çift tabakanın oluşması, yani sınırda yüklü parçacıkların asimetrik bir dağılımıdır.

Metallerin elektrolitlerde çözünmesi olgusu, kimyasal elektrik kaynaklarında kullanılır. Kendi tuzundan oluşan bir çözelti içinde tütsülenmiş bir metal plaka, bir şekilde içinde çözünme eğilimindedir. Bu eğilim bazen metalin çözünme esnekliği olarak adlandırılır.

Çinko sülfat ZnTAKA4 çözeltisine batırılmış bir çinko levha, çözeltiye pozitif yüklü iyonlar halinde çinko parçacıkları verir.Pembe atomların pozitif yüklü iyonlar halinde ayrılmasından dolayı çinko levha üzerinde serbest elektron fazlalığı oluşur ve negatif yüklü hale gelir ve yüzeye yakın sıvı tabakasında fazla pozitif iyon oluşur. ve bu nedenle bu katman pozitif yüklüdür. Bu şekilde, sıvı ve metal arasındaki arayüzde, uzaysal olarak ayrılmış zıt işaretli yüklerden oluşan bir elektrikli çift katman ortaya çıkar.

Bu yükler, metalin çözeltiye daha fazla geçişine karşı koyacaktır - negatif plakalar pozitif metal iyonunu tutar ve elektrolitin pozitif yükü metal iyonunu tekrar plakaya doğru iter. Başka bir deyişle, metal-sıvı arayüzündeki çift tabakanın elektrik alanı, metal iyonlarının çözeltiye daha fazla geçişine karşı koyar. karşıt elektrik kuvvetleridir.

Bir metal ve bir elektrolit arasındaki arayüzde bir elektrikli çift tabaka oluşumunun şeması

Böylece, elektrolit içindeki çözünme nedeniyle, metal elektrot, elektrot malzemesine ve elektrolitin bileşimine bağlı olarak, elektrolite göre belirli bir elektrot (diğer bir deyişle elektrokimyasal) potansiyeli kazanır.

Bununla birlikte, elektrot potansiyelleri pozitif olabilir. Bu, çözeltinin pozitif iyonlarının elektrota geçtiği, onu pozitif olarak yüklediği ve elektrolit tabakasını negatif olarak yüklediği durumlarda, örneğin bir bakır levha yeterince konsantre bir bakır sülfat (CuSO)4 çözeltisine daldırıldığında olur.

Elektrikli çift katman, plakalarından biri metal yüzey, diğeri ise metal yüzey üzerinde çözelti halindeki iyonlardan oluşan bir katman olan bir kondansatöre benzetilebilir. Zıt yüklü plakalar ile potansiyel arasında bir fark veya sıçrama vardır.

Elektrot-çözelti arayüzündeki potansiyel sıçrama, sistemin redoks kapasitesinin bir ölçüsü olarak hizmet edebilir. Bununla birlikte, böyle bir potansiyel sıçramayı veya eşdeğer olarak iki faz arasındaki potansiyel farkı ölçmek imkansızdır. Ama e'yi ölçebilirsiniz. vesaire. c. ilgilendiğimiz elektrotlardan ve potansiyeli koşullu olarak sıfır olarak kabul edilen bazı (her durumda aynı) elektrottan oluşan elemanlar.

Ölçülmüştür vs. c. ilgilendiğimiz elektrotun redoks kapasitesini bazı koşullu sıfırlara göre karakterize edecektir. Bu şekilde elde edilen değere metalin iç potansiyeli denir.

Herhangi bir metalin elektrot potansiyelini ölçmek için, elektrolite, malzemesine bağlı olarak belirli bir elektrot potansiyeline sahip olacak ikinci bir elektrot yerleştirmek gerekir. Bu nedenle, yalnızca iki elektrot potansiyelinin cebirsel toplamı doğrudan ölçülebilir.

Bu nedenle, çeşitli malzemelerin elektrot potansiyelleri bir standarda (potansiyeli genellikle sıfır olarak alınan bir hidrojen elektrotu) göre belirlenir.

Hidrojen standart elektroduna göre potansiyeli bilinen diğer referans elektrotları da ölçüm için kullanılabilir. Bu potansiyel, e'nin ölçümüne dayanarak da bulunur. vesaire. c. seçilmiş bir referans elektrot ve standart bir hidrojen elektrottan oluşan bir devre.

Standart bir hidrojen elektroduna bağlı incelenen elektrot negatifse, iç potansiyele » -» işareti, aksi takdirde «+» işareti atanır.

Örneğin, karşılık gelen metal tuzu çözeltisinde bu şekilde ölçülen çinko -0,76 V, bakır +0,34 V, gümüş +0,8 V elektrot potansiyeli, -pozitifteki potansiyelden daha negatif potansiyel çıkarılarak belirlenir.

Farklı elektrot potansiyeline sahip iki metal plaka karşılık gelen elektrolite, örneğin çinko (Zn) ve bakır (Cth) yerleştirilmiş bir sülfürik asit (H2SO4) çözeltisine yerleştirilirse, bu plakalara bağlı bir voltmetre arasında bir voltaj gösterecektir. 1 V'tan biraz daha fazla.

Bu voltaj, bu durumda e olarak adlandırılır. vesaire. c. galvanik çift, küçük bir pozitif potansiyele sahip olan bakırın ve önemli bir negatif potansiyele sahip olan çinkonun elektrot potansiyellerindeki farktan kaynaklanacaktır. Böyle bir cihaz en basit galvanik hücredir - Volta hücresi.

Galvanik bir hücrede, kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüştürülür ve onun yardımıyla kimyasal reaksiyon enerjisinden kaynaklanan elektrik işini yapmak mümkündür.

Ölçüm e. vesaire. c. galvanik hücreler, hücre devresinde akım olmadığında üretilmelidir. Aksi takdirde, ölçülen e. vesaire. s. olarak tanımlanan değerden küçük olacaktır. iki elektrotun denge potansiyelleri arasındaki fark... Aslında, elektrotlar üzerindeki belirli bir elektron konsantrasyonu denge potansiyeline karşılık gelir: ne kadar pozitifse, o kadar düşük, ne kadar negatifse o kadar yüksektir. Buna göre çift tabakanın solüsyon halindeki o kısmının yapısı da farklıdır.

Ölçüm e. vesaire. ileakım akışı olmayan bir hücre genellikle kompanzasyon yöntemiyle üretilir. Uygulamak için biraz sahip olmanız gerekir standart e. vb. ile Sözde normal eleman böyle bir standart olarak hizmet eder. En yaygın olarak Weston'ın cıva-kadmiyum normal elementini kullanırlar, örn. vesaire. ile 20 ° C'de 1.01830 V'a eşittir.