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.
Kalomel elektroda referentna je elektroda temeljena na polureakciji
Tablica: Ovisnost potencijala kalomel elektrode o temperaturi i koncentraciji KCl prema standardnoj vodikovoj elektrodi
potencijal prema SHE / V | |||
---|---|---|---|
t / °C | 0.1 mol dm-3 | 3.5 mol dm-3 | zasić. otop. |
15 | 0.3362 | 0.254 | 0.2511 |
20 | 0.3359 | 0.252 | 0.2479 |
25 | 0.3356 | 0.250 | 0.2444 |
30 | 0.3351 | 0.248 | 0.2411 |
35 | 0.3344 | 0.246 | 0.2376 |
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
Staklena elektroda je elektroda osjetljiva na vodikove ione. Sastoji se od staklene membrane, unutarnje referentne elektrode i unutarnje otopine. Može se također prirediti i staklena elektroda osjetljiva na natrijeve ione.
Staklena elektroda ima ekstremno velik električni otpor. Membrana tipične staklene elektrode (debljine od 0.03 mm do 0.1 mm) ima električni otpor od 30 MΩ do 600 MΩ). Aktivitet vodikovih iona u unutrašnjoj otopini je stalan. Površina staklene membrane mora biti hidratizirana da bi djelovala kao pH elektroda. kada se staklena membrana uroni u vodenu otopinu na njenoj površini se formira tanki gel sloj pri čemu dolazi do ionske izmjene između iona natrija u kristalnoj rešetki stakla i vodikovog iona. Ista stvar se dešava i na unutrašnjoj strani membrane.
Najjednostavnije objašnjenje rada staklene membrane je da se staklo ponaša kao slaba kiselina (staklo-H).
Aktivitet vodikovih iona u unutrašnjoj otopini je stalan. Kada se na vanjskoj strani staklene membrane promijeni koncentracija vodikovih iona staklo će se protonirati ili deprotonirati. Razlika pH otopina s unutrašnje i vanjske strane staklene membrane stvara elektromotornu silu proporcionalnu toj razlici.
Kapajuća živina elektroda (KŽE ili DME) radna je elektroda koja se koristi u polarografiji. Kod ove elektrode živa kontinuirano kapa iz spremnika kroz kapilaru (unutarnjeg promjera 0.03 do 0.05 mm) u otopinu. Optimalni razmak između dvije kapi za većinu analiza iznosi između 2 i 5 s. Jedinstvena prednost upotrebe KŽE kao radne elektrode je stalna obnova elektrodne površine pa elektrodni proces uvijek teče na čistoj površini konstantnog sastava.
Elektrode prvog reda jesu metalne elektrode uronjene u otopinu vlastitih iona (npr. srebro uronjeno u otopinu srebrova nitrata). Ravnotežni potencijal je funkcija koncentracije (točnije aktiviteta) metalnih kationa u otopini (vidi Nernstova jednadžba za elektrodni potencijal).
Elektrode drugog reda jesu metalne elektrode kojima je ravnotežni potencijal funkcija koncentracije aniona u otopini. Primjer su srebro/srebrov klorid i kalomelova elektroda. U obiju je elektroda metal prekriven svojom teško topljivom soli i uronjen u otopinu koja sadrži isti anion kao i teško topljiva sol. Na taj način je koncentracija kationa metala, odnosno elektrodni potencijal, određena koncentracijom aniona preko produkta topljivosti teško topljive soli.
Elektrode trećeg reda jesu metalne elektrode kojima je elektrodni potencijal funkcija koncentracije nekog drugog kationa, ali ne kationa metala od kojeg je elektroda. U ovom slučaju metal je u kontaktu s dvije teško topljive soli (jedna ima kation metala elektrode, a druga ima kation kojemu trebamo odrediti koncentraciju, a obje soli imaju isti anion) uronjene u otopinu soli drugog metala (npr. cink--cinkov oksalat--kalcijev oksalat-- otopina kalcijeve soli). Potencijal ove elektrode ovisi o koncentraciji njenog kationa u otopini, ali njegova je koncentracija kontrolirana koncentracijom aniona preko produkta topljivosti. Koncentracija zajedničkog aniona opet je u ovisnosti o koncentraciji kationa druge teško topljive soli. Ove su elektrode vrlo trome i nestabilne što je posljedica serije ravnoteža koje se moraju uspostavit prije nego što se dobije stabilni potencijal.
Generalić, Eni. "Standardna vodikova elektroda." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 29 June 2022. KTF-Split. {Datum pristupa}. <https://glossary.periodni.com>.
Glosar
Periodni sustav