Электродный потенциал

От чего зависит электродный потенциал? Можно ли его измерить и как это сделать? Отвечая на этот вопрос, электрохимики предлагают нам уравнение Нернста.

Наиболее важная величина в этом уравнении – стандартный электродный потенциал. Его физический смысл становится понятным. Тогда второй член уравнения Становится равен нулю. Значит, стандартный электродный потенциал – это такой потенциал, который возникает на границе металла с раствором его ионов при концентрации последних 1 моль/л. Это основная характеристика электрода. Уравнение Нернста показывает, что электродный потенциал каждого электрода может изменяться в очень широких пределах. Это подтверждает второй член уравнения, который зависит от концентрации раствора.

Мало дать электродному потенциалу определение и установить, от чего он зависит, – нужно его и измерить. Это можно сделать так.

Вы уже знаете, что если определенным образом соединить два электрода, то получится гальванический элемент. Напряжение этого элемента равно разности электродных потенциалов двух составляющих его электродов. Найдем это напряжение. Если известен электродный потенциал одного электрода, мы можем определить электродный потенциал другого. Обратите внимание на это «если»: мы, действительно, должны знать электродный потенциал одного из электродов.

– А если не знаем?

– Все равно выход есть. Условимся Принять электродный потенциал одного из электродов равным нулю, тогда сразу определится значение другого электродного потенциала.

– А какой электрод можно считать нулевым?

– Стандартный водородный электрод.

– А что это такое? Неужели можно сделать электрод из водорода, погруженного в раствор, в литре которого содержится 1 моль ионов водорода?

– Да, это возможно. Водородный электрод сделан из платины и погружен в раствор серной кислоты (концентрация Н – 1 моль/л). Поверхность электрода шероховатая и достаточно большая. Поток газообразного водорода равномерно обтекает электрод. Водород соприкасается с поверхностью платинового электрода, оседает на нем, часть молекул Н2 разлагается на атомы водорода. Устанавливается равновесие между осажденными на платине атомами водорода и ионами водорода в растворе. На границе металл – раствор возникает разность потенциалов, которую электрохимики принимают равной нулю. Конечно, в действительности этот потенциал не равен нулю, но его значение нам неизвестно. Поэтому определение потенциала любого электрода с помощью стандартного водородного электрода имеет относительный характер; мы определяем его по отношению к условно принятому за нуль значению стандартного водородного потенциала.

Измерять электродные потенциалы интересно, но не всегда нужно. Ведь они изменяются в широких пределах для каждого электрода. Но вот стандартный электродный потенциал – основная характеристика электрода – должен быть измерен и отражен в справочной литературе. Взгляните повнимательнее в статистике приведены стандартные потенциалы наиболее часто встречающихся металлов. Против водорода стоит цифра 0,000. Так мы условились.

Есть и такие металлы, которые и от водородного электрода заряжаются положительно. Эти металлы называют благородными – они не образуют катионов, которые могут переходить в раствор. Вот так мы незаметно для самих себя начали использовать стандартные электродные потенциалы как показатель того, насколько легко металл может превратиться в положительный ион.

– А не говорили ли мы уже об этом, когда речь шла об окислении... о восстановлении...

– Говорили, только не разобрались тогда, кто кому отдает электроны при окислительно-восстановительных процессах.

– Может быть, электродные потенциалы помогут нам найти ответ на этот вопрос?

– Помогут. В ряду напряжения повышение электродного потенциала означает усиление окислительных и ослабление восстановительных свойств металлов. Выходит, что самый сильный из всех восстановителей, – это литий, а самый слабый – золото. И так как с увеличением восстановительных свойств уменьшаются окислительные, можно добавить: самым сильным окислителем будут ионы трехвалентного золота, а самым слабым – ионы лития.


Полезное чтиво:
Опыты над металлами
Как определить потенциал
Как энергия выделяемая при химических реакциях, может превратиться в электрическую!
Опыты с растворами
Условия окисления углерода
Способ концентрации ионов