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 |
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.
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 |
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
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 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.
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
Indikatorska elektroda je radna elektroda u nekim klasičnim dvoelektrodnim sustavima, npr. u potenciometriji. Potencijal indikatorske elektrode u odnosu na referentnu elektrodu posljedica je koncentracije (točnije aktiviteta) ispitivane vrste u otopini.
Generalić, Eni. "Calomel electrode." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 29 June 2022. KTF-Split. {Datum pristupa}. <https://glossary.periodni.com>.
Glosar
Periodni sustav