Wat is elektrodepotentieel?
Elektrodepotentiaal is het gecombineerde potentieel van twee elektroden die reacties in een cel ondergaan. Gewoonlijk gemeten in volt, kan dit verschillen op basis van de stoffen waaruit de elektroden zijn gemaakt. Waterstof wordt vaak beschouwd als de standaard, met een potentiaal van nul volt, waarmee de reacties van andere elementen worden vergeleken. Elektrochemische processen kunnen worden voorspeld door de elektrodepotentiaal van een materiaal te begrijpen, evenals de kansen dat het onder bepaalde omstandigheden corrodeert. Ook elektromotorische kracht (EMF) genoemd, wordt deze potentiaal meestal gemeten met behulp van een galvanische cel, die bestaat uit twee kamers, elk met een elektrode en verbonden door een stuk papier dat een zoutbrug wordt genoemd.
De elektrische stroom van een cel wordt typisch gemeten door een voltmeter. Er is mogelijk geen stroom; het potentiaalverschil tussen de elektroden is in dit geval meestal hetzelfde als de EMF van de hele cel. De EMF wordt in het algemeen gemeten bij een temperatuur van 77 ° F (ongeveer 25 ° C) en een typische atmosferische druk op zeeniveau. Dergelijke omstandigheden worden gebruikt om de standaard elektrodepotentiaal te meten in een configuratie met twee halve cellen. Een waterstofelektrode bevindt zich meestal aan de ene kant van deze lay-out, terwijl de potentiaal van de ene aan de andere kant meestal experimenteel wordt bepaald.
Zodra deze standaardwaarde is afgeleid, kan worden voorspeld hoe een stof zal reageren. Gewoonlijk geldt dat hoe hoger een negatieve waarde van het potentieel, des te waarschijnlijker het element zal oplossen in een oplossing. Er wordt vaak geen reactie gezien bij niet-reactieve metalen. Deze worden meestal onderaan een standaard elektrodepotentietabel geplaatst, die de EMF van verschillende soorten elementen identificeert. De elementen zijn in het algemeen gerangschikt in volgorde van hun neiging om te reageren, dus positief geladen zijn hoger omdat ze vaker reageren dan negatief geladen stoffen.
Standaardomstandigheden zijn niet altijd beschikbaar, dus een berekening met de Nernst-vergelijking kan worden gebruikt om de elektrodepotentiaal te bepalen. Het houdt rekening met de temperatuur, een gasconstante, hoeveel deeltjes elektronen worden overgedragen en ionconcentratie. Hoewel waterstof de standaardreferentie is, omvatten elementen die vaak worden gebruikt voor elektroden zink en koper, ijzer, aluminium of calcium.
De elektrodepotentiaal van elk van deze elementen wordt gebruikt om de spanning van een galvanische cel te berekenen. Soms wordt ook een afzonderlijke berekening van atomaire halfreacties gebruikt om de EMV af te leiden. Het proces van het bepalen van het potentieel van de elektroden kan daarom een begrip van wetenschappelijke principes en wiskunde vereisen.