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 |
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 |
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.
Ilkovičeva jednadžba je relacija koja se koristi u polarografiji a daje odnos između difuzijske struje (id) i koncentracije (c) depolarizatora, tj difundirajuće elektroaktivne vrste koja se reducira ili oksidira na kapajućoj živinoj elektrodi. Jednadžbu je 1934. izveo slovački fizičar Dionýz Ilkovič (1907.-1980.) primjenom Fickovih zakona difuzije.
gdje je k konstanta Ilkovičeve jednadžbe koja uključuje Faradayevu konstantu, π i gustoću žive i iznosi 708 za maksimalnu a 607 za prosječnu graničnu struju, D je koeficijent difuzije depolarizatora u danom mediju (cm2/s), n je broj elektrona izmijenjenih na elektrodi, m je brzina istjecanja žive kroz kapilaru (mg/sec), t je vrijeme kapanja a c je koncentracija depolarizatora (mol/cm3).
Polarografija je voltametrijska tehnika koja se temelji na difuzijom kontroliranom putovanju analita do površine kapajuće živine elektrode. Površina radne elektrode se stalno obnavlja kako živa istječe pa su uvjeti tijekom mjerenja reproducibilni. Depolarizacijski potencijal omogućava identifikaciju iona prisutnih u otopini, a mjerenjem difuzijske struje može se izračunati njihova koncentracija. Polarografiju je izmislio češki kemičar Jaroslav Heyrovský (1890.-1967.).
Uvjetni ili formalni elektrodni potencijal (E°’) jednak je elektrodnom potencijalu (E) kada su ukupne koncentracije oksidiranog i reduciranog oblika u svim njihovim oblicima u otopini jednake jedinici. Uvjetni elektrodni potencijal obuhvaća utjecaje reakcija koje izravno ne sudjeluju u izmjeni elektrona, ali dovode do promjene ionske jakosti, promjene pH, hidrolize, kompleksiranja, taloženja itd.
Pri 298 K (25 °C) i pretvarajući prirodne logaritme u dekadske, možemo Nernstovu jednadžbu za elektrodni potencijal pisati kao
Elektrodepozicija, odnosno elektrotaloženje postupak je taloženja čvrstog materijala na elektrodnu površinu elektrolizom. Postoji jako puno postupaka elektrodepozicije metala. Ovaj postupak ne koristi se samo za elektrodepoziciju metala nego i za formiranje oksida anodnom oksidacijom (npr. magnezijev oksid i olovni(IV) oksid).
Elektrodijaliza je postupak dijalize ubrzan djelovanjem električnog polja. Dijalizator je podijeljen u tri dijela. Otopina koja se dijalizira teče kroz srednji odjeljak, između dviju polupropusnih membrana za pozitivne i negativne ione. Elektrode su smještene u pokrajnje odjeljke. Pod utjecajem električnog polja pozitivni ioni putovat će prema katodi (negativnoj elektrodi), a negativni ioni prema anodi (pozitivnoj elektrodi) čime se ubrzava putovanje iona kroz membranu. Tijekom dijalize čista voda nakuplja se uz elektrode a između membrana ostaje slana.
Elektrodni potencijal je potencijal elektrokemijske ćelije u kojoj je ispitivana elektroda spojena kao katoda a standardna vodikova elektroda (E = 0.000 V) kao anoda. Na katodi se uvijek događa redukcija a na anodi oksidacija.
Elektrodni potencijal je po definiciji redukcijski potencijal. Prema IUPAC-ovu dogovoru, izraz elektrodni potencijal namijenjen je isključivo za polureakcije napisane kao redukcije. Predznak elektrodnog potencijala određen je predznakom dotičnog polučlanka spojenog sa standardnom vodikovom elektrodom. Pozitivni predznak upućuje na to da je reakcija spontana u odnosu na standardnu vodikovu elektrodu, tj. da se polučlanak spontano ponaša kao katoda.
Članak za mjerenje elektrodnog potencijala sastoji se od standardne vodikove elektrode (dogovorno se piše lijevo)
i elektrode ispitivanog redoks-sustava (dogovorno se piše desno)
i može se shematski napisati kao
Elektromotorna sila (e.m.f.) ispitivanog redoks sustava jednaka je
Dogovorno je uzeto da je pri p(H2) = 101325 Pa i a(H+) = 1.00, potencijal vodikove elektrode jednak je 0.000 V pri svim temperaturama. Posljedica je takve definicije da se ukupni potencijal svakoga galvanskog članka koji sadrži standardnu vodikovu elektrodu pripisuje drugoj elektrodi
Generalić, Eni. "Kapajuća živina elektroda." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 29 June 2022. KTF-Split. {Datum pristupa}. <https://glossary.periodni.com>.
Glosar
Periodni sustav