Jaki jest potencjał elektrody?
Potencjał elektrodowy to połączony potencjał dwóch elektrod, które ulegają reakcjom w ogniwie. Zwykle mierzony w woltach, może różnić się w zależności od substancji, z których wykonane są elektrody. Wodór jest często uważany za standard, z potencjałem zero woltów, z którego porównywane są reakcje innych pierwiastków. Procesy elektrochemiczne można przewidzieć, rozumiejąc potencjał elektrody materiału, podobnie jak szanse na jego korozję w określonych okolicznościach. Potencjał ten, zwany także siłą elektromotoryczną (EMF), jest na ogół mierzony za pomocą ogniwa galwanicznego, które składa się z dwóch komór, każda z elektrodą i połączonych kawałkiem papieru zwanym mostkiem solnym.
Prąd elektryczny ogniwa jest zwykle mierzony woltomierzem. Może nie być prądu; różnica potencjałów między elektrodami w tym przypadku jest zwykle taka sama jak EMF całego ogniwa. EMF jest ogólnie mierzony w temperaturze 77 ° F (około 25 ° C) i przy typowym ciśnieniu atmosferycznym na poziomie morza. Takie warunki są używane do pomiaru standardowego potencjału elektrody w konfiguracji z dwoma półkomórkami. Elektroda wodorowa jest zwykle po jednej stronie tego układu, natomiast potencjał tej po drugiej stronie jest zwykle określany eksperymentalnie.
Po uzyskaniu tej wartości standardowej można przewidzieć, jak zareaguje substancja. Zwykle im wyższa wartość ujemna potencjału, tym bardziej prawdopodobne jest, że pierwiastek rozpuści się w roztworze. W metalach niereaktywnych często nie obserwuje się reakcji. Zazwyczaj są one umieszczane na dole standardowej tabeli potencjałów elektrody, która identyfikuje pole elektromagnetyczne różnych rodzajów elementów. Pierwiastki są ogólnie ułożone w kolejności ich skłonności do reakcji, więc dodatnio naładowane są wyżej, ponieważ reagują częściej niż ujemnie naładowane substancje.
Standardowe warunki nie zawsze są dostępne, więc do określenia potencjału elektrody można użyć obliczenia zwanego równaniem Nernsta. Uwzględnia temperaturę, stałą gazu, liczbę przenoszonych cząstek zwanych elektronami oraz stężenie jonów. Podczas gdy wodór jest standardowym odniesieniem, pierwiastki często stosowane w elektrodach obejmują cynk i miedź, żelazo, aluminium lub wapń.
Potencjał elektrody każdego z tych elementów służy do obliczania napięcia ogniwa galwanicznego. Czasami stosuje się również osobne obliczenia pół-reakcji atomowych w celu uzyskania EMF. Proces określania potencjału elektrod może zatem wymagać zrozumienia zasad naukowych, a także matematyki.