Mikä on elektrodipotentiaali?

Elektrodipotentiaali on kahden kennon reaktion kohteena olevan elektrodin yhdistetty potentiaali. Tyypillisesti volteina mitattuna se voi vaihdella niiden aineiden perusteella, joista elektrodit on tehty. Vetyä pidetään usein standardina, ja sen potentiaali on nolla volttia, josta muiden elementtien reaktioita verrataan. Sähkökemialliset prosessit voidaan ennustaa ymmärtämällä materiaalin elektrodipotentiaali, samoin kuin mahdollisuudet sen syöpymiseen tietyissä olosuhteissa. Tätä potentiaalia kutsutaan myös sähkömoottorivoimaksi (EMF), ja tätä potentiaalia mitataan yleensä galvaanisella kennolla, joka koostuu kahdesta kammiosta, joissa kummassakin on elektrodi ja joka on yhdistetty paperisuolalla, jota kutsutaan suolisillaksi.

Kennon sähkövirta mitataan tyypillisesti voltimittarilla. Virtaa ei ehkä ole; elektrodien välinen potentiaaliero on tässä tapauksessa yleensä sama kuin koko kennon EMF. EMF mitataan yleensä noin 77 ° C: n lämpötilassa ja tyypillisessä merenpinnan ilmakehän paineessa. Tällaisia ​​olosuhteita käytetään mittaamaan standardielektrodipotentiaali kahden puolisolukonfiguraatiossa. Vetyelektrodi on tyypillisesti tämän asettelun toisella puolella, kun taas toisella puolella olevan potentiaali määritetään yleensä kokeilemalla.

Kun tämä vakioarvo on johdettu, voidaan ennustaa, miten aine reagoi. Yleensä mitä suurempi potentiaalin negatiivinen arvo, sitä todennäköisemmin elementti liukenee liuokseen. Reaktioita ei usein tapahdu ei-reaktiivisissa metalleissa. Nämä sijoitetaan tyypillisesti tavallisen elektrodipotentiaalitaulukon alareunaan, jossa tunnistetaan erityyppisten elementtien EMF. Elementit on yleensä järjestetty niiden taipumuksen mukaan reagoida, joten positiivisesti varautuneet ovat korkeammalla, koska ne reagoivat useammin kuin negatiivisesti varautuneet aineet.

Vakio -olosuhteet eivät ole aina käytettävissä, joten elektrodipotentiaalin määrittämiseen voidaan käyttää Nernst -yhtälö -nimistä laskentaa. Se selittää lämpötilan, kaasuvakion, kuinka monta elektroniksi kutsuttuja hiukkasia siirretään ja ionipitoisuuden. Vaikka vety on standardi, sähköelementteihin usein käytettyjä elementtejä ovat sinkki ja kupari, rauta, alumiini tai kalsium.

Kunkin näiden elementtien elektrodipotentiaalia käytetään galvaanisen kennon jännitteen laskemiseen. Joskus myös EMF: n johtamiseen käytetään erillistä atomipuolireaktioiden laskentaa. Siksi elektrodien potentiaalin määrittäminen voi edellyttää tieteellisten periaatteiden ja matematiikan ymmärtämistä.