Металлов и стандартные окислительно-восстановительные потенциалы

В элементе Даниеля мы могли измерять прямо в контуре значение DE, но невозможно определить потенциалы полуячеек, хотя на качественном уровне мы знаем, что склонность цинка терять электроны сильнее, чем у меди. Количественную информацию можно получить при помощи стандартного водородного электрода в качестве электрода сравнения.

Договорились, считать за нулевой потенциал - потенциал стандартного водородного электрода (стандартный водородный потенциал): платиновую пластину, опущенную в раствор с рН=0, т.е. [H⁺] = 1моль/л, пластина насыщена газообразным водородом под давлением 1 атмосфера (рисунок 2).

Рисунок 14.2- Стандартный водородный потенциал

Процесс, происходящий на пластине:

H⁺_aq + e ® ½(H₂) , E^o_H= 0 .

При этом все остальные стандартные восстановительные потенциалы измерены относительно водородного электрода.

Стандартные потенциалы ячейки соответствуют следующим условиям:

• концентрация любого раствора составляет 1 моль/л;

• давление любого газообразного компонента составляет 1 бар (10⁵ Па);

• температура 298 К;

• твердый компонент находится в своем стандартном состоянии.

Потенциал водородного электрода воспроизводится с очень высо­кой точностью, поэтому водородный электрод принят в качестве эта­лона при создании шкалы электродных потенциалов.

Для определения потенциала того или иного электродного про­цесса нужно составить гальванический элемент из испытуемого и стан­дартного водородного электрода и измерить его э.д.с. Поскольку по­тенциал стандартного водородного электрода равен нулю, то измерен­ная э.д.с. будет представлять собой потенциал данного электродного процесса.

Все электродные процессы принято располагать в ряд по величи­не их стандартных электродных потенциалов. Если из всего ряда стан­дартных электродных потенциалов выделить только электродные по­тенциалы восстановления катионов металлов, то получим ряд напряжений металлов. В этот ряд помещают и водород, что позволяет видеть, какие металлы способны вытеснить водород из водных растворов кислот.

Ряд напряжений металлов при температуре 25 °С, т.е. при 298 К: