Za opću reakciju nekog redoks-sustava
ovisnost elektrodnog potencijala redoks sustava o aktivitetu oksidiranog i reduciranog oblika u otopini daje nam Nernstova jednadžba za elektrodni potencijal:
gdje je E = elektrodni potencijal redoks-sustava
E° = standardni elektrodni potencijal redoks-sustava
R = univerzalna plinska konstanta
T = termodinamička temperatura
F = Faradayeva konstanta
z = broj elektrona koji se izmjenjuju u redoks-reakciji
aO = aktivitet oksidiranog oblika
aR = aktivitet reduciranog oblika
n = stehiometrijski koeficijent oksidiranog oblika
m = stehiometrijski koeficijent reduciranog oblika
Referentna elektroda je elektroda čiji je potencijal poznat i potpuno neovisan o koncentraciji analita. Kao referentne elektrode najčešće se koriste kalomel i srebro/srebrov klorid elektroda.
Tablica: Ovisnost potencijala referentnih elektroda o temperaturi i koncentraciji KCl
Potencijal prema SHE / V | |||||
kalomel elektroda | Ag/AgCl elektroda | ||||
t / °C | 0.1 mol dm-3 | 3.5 mol dm-3 | zasić. otopina | 3.5 mol dm-3 | zasić. otopina |
15 | 0.3362 | 0.254 | 0.2511 | 0.212 | 0.209 |
20 | 0.3359 | 0.252 | 0.2479 | 0.208 | 0.204 |
25 | 0.3356 | 0.250 | 0.2444 | 0.205 | 0.199 |
30 | 0.3351 | 0.248 | 0.2411 | 0.201 | 0.194 |
35 | 0.3344 | 0.246 | 0.2376 | 0.197 | 0.189 |
Zaštita žrtvovanom elektrodom zaštita je željeza ili čelika protiv korozije koristeći reaktivniji metal. Komadići cinkove ili magnezijeve slitine pričvrste se za tijela pumpi ili cijevi. Zaštićeni metal je katoda i ne korodira dok anoda korodira. Ovakvi se predmeti zovu žrtvovane anode. Žrtvovane elektrode moraju se periodično zamjenjivati ovisno o brzini trošenja.
Željezna cijev spojena je s reaktivnijim metalom, kao što je magnezij, koji će donirati svoje elektrone i sprječiti hrđanje željeza. Eventualno oksidirano željezo će se reducirati nazad u elementarno stanje.
Srebro/srebrov klorid elektroda je najčešće korištena referentna elektroda zbog svoje jednostavnosti, neotrovnosti, niske cijene i stabilnosti. Najčešći se puni zasićenim kalijevim kloridom ali može biti punjena i kalijevim kloridom nižih koncentracija, npr. 3.5 mol dm-3 ili 1 mol dm-3. Rad srebro/srebrov klorid elektrode temelji se na polureakciji
Tablica: Ovisnost potencijala srebro/srebrov klorid elektrode o temperaturi i koncentraciji KCl prema standardnoj vodikovoj elektrodi
potencijal prema SHE / V | ||
---|---|---|
t / °C | 3.5 mol dm-3 | zasić. otop. |
15 | 0.212 | 0.209 |
20 | 0.208 | 0.204 |
25 | 0.205 | 0.199 |
30 | 0.201 | 0.194 |
35 | 0.197 | 0.189 |
Standardni elektrodni potencijal (E°) (standardni redukcijski potencijl) definiran je mjerenjem relativnih elektrodnih potencijala uz standardne uvjete (aktivitet 1, tlak 101 325 Pa i temperatura 25 °C) prema standardnoj vodikovoj elektrodi. Po konvenciji članak se piše tako da se oksidirani oblik piše prvi. Na primjer,
Elektromotorna sila gornjeg članka je -0.76 V pa je standardni elektrodni potencijal Zn2+|Zn polućelije -0.76 V.
Kada su aktiviteti oksidiranog i reduciranog oblika jednaki 1, tada je logaritamski član u Nernstovoj jednadžbi za elektrodni potencijal jednak nuli i imamo
Standardna vodikova elektroda sastoji se od elektrode od spužvaste platine uronjene u otopinu vodikovih iona aktiviteta 1 kroz koju se propušta plinoviti vodik pod tlakom od 101 325 Pa. Standardna vodikova elektroda u članku dogovorno se prikazuje uvijek lijevo
Redoks-potencijal standardne vodikove elektrode, pri svim temperaturama, dogovorno je uzet kao 0.
Ion selektivna elektroda za mjerenje koncentracije ugljikovog dioksida koristi hidrofobnu, CO2 propusnu membranu koja odvaja unutrašnju otopinu od otopine uzorka. Otopljeni ugljikov dioksid iz uzorka prolazit će kroz membranu sve dotle dok se ne uspostavi ravnoteža između parcijalnih tlakova CO2 u vanjskoj i unutrašnjoj otopini. Difuzija CO2 kroz membranu utječe na koncentraciju hidronijevog iona u unutrašnjoj otopini prema reakciji
Koncentracija H+ iona u unutrašnjoj otopini mjeri se staklenom elektrodom. Unutrašnja otopina sadrži visoku koncentraciju natrijeva bikarbonata (npr. 0.1 mol/L NaHCO3) kako bi količina bikarbonata ostala konstantna tijekom mjerenja.
Gaussov zakon opisuje vezu između mirnog naboja i električnog polja pa je, zapravo, ekvivalentan Coulombovom zakonu, koji se može izvesti iz Gaussova. Gaussov zakon kaže da je tok električnog polja, Φ, kroz neku zamišljenu zatvorenu plohu površine S - Gaussovu plohu - jednak ukupnom naboju q, koji je unutar te zatvorene plohe:
Pritom je tok Φ kroz Gaussovu plohu površine S dan izrazom:
u kojem je ε0 permitivnost vakuuma, a dS je element površine.
Apsorpcijski koeficijent (a) je relativno smanjenje intenziteta paralelnog snopa elektromagnetskog zračenja kao rezultat apsorpcije u mediju tokom prolaska kroz beskrajno mali sloj medija podijeljen s duljinom.
Generalić, Eni. "Elektron." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 29 June 2022. KTF-Split. {Datum pristupa}. <https://glossary.periodni.com>.
Glosar
Periodni sustav