Водородный электрод

Водородный электрод (рис. 7) представляет собой покрытую платиновой чернью платиновую пластинку, насыщенную газообразным водородом, которая опущена в водный раствор кислоты.

Водород, растворенный в платине, частично диссоциирует на протоны и электроны: Н2↔2Н⁺ + 2ē

В результате такая платиновая пластинка приобретает способность обмениваться с раствором ионами водорода:

Н⁺(Рt) + Н2О↔Н3О⁺(Рt)

Возникающий при этом потенциал зависит от активности ионов водорода в растворе и ионов водорода в платине

Н3О⁺(р) +2ē↔ Н2(Рt) +2Н2О

Рис. 7. Водородный электрод: 1,3 – стеклянные трубки;2 – патрубок для ввода водорода; 4- платинированные платиновый электрод; 5 – сосуд с исследуемым раствором

Активность ионов водорода в платине пропорциональна давлению газообразного водорода. Количественно эта зависимость выражается уравнением Нернста:

RT a²(н⁺)

φн2 = φ° н₂ + ln

F р(н2)

где р(н2) – давление газообразного водорода, Па.

Стандартным водородным электродом (φ°н₂) называют электрод, в котором давление газообразного водорода поддерживается равным 101 кПа, а активность ионов водорода в растворе равна 1.

Потенциал стандартного водородного электрода условно принят за нуль: φ°н₂ = 0

При всех других активностях ионов водорода при условии, что р(н2)=101 кПа уравнение Нернста для водородного электрода принимает вид

RT

φ°н₂= ln a (н⁺),

F

или с учетом, что – lg а (н⁺) =рН

RT

φ°н₂ = - 2,3 · рН

F

Стандартный водородный электрод используется как электрод, относительно которого измерены потенциалы всех остальных стандартных электродов.

Стандартный электродный потенциал численно равен электродвижущей силе со знаком «+» или «–» гальванического элемента, составленного из стандартного водородного и стандартного данного электродов.

Например, цепь с цинковым электродом

Zn|ZnSO₄||H₂SO₄|H₂, Pt

ЭДС водородно-цинковой цепи будет равна

Е °= φ°_н2 - φ°_Zn;

φ°_Zn = - Е°

в случае медно – водородной гальванической цепи ЭДС равна

Pt, H₂ | H₂SO₄ | CuSO₄ | Cu

Е°= φ°_Cu - φ°н₂

φ°_Cu = Е°