Стандартний електродний потенціал і ряд напруги металів

Стандартним електродним потенціалом металу називається його електродний потенціал у розчині з концентрацією однойменних іонів, що дорівнює 1 моль/л.

Здатність кожного хімічного елемента піддаватися в гальванічному елементі окисненню чи, навпаки, відновленню може бути встановлена експериментально за допомогою водневого електрода, представленого на рис. 3

Рис.3 Схема водневого електрода

Гальванічний елемент завжди складається з двох напівелементів, один із яких – відновний, а другий окисний. Тому, якщо потрібно виміряти потенціал конкретного напівелемента, його з'єднують з іншим напівелементом, потенціал якого вже відомий. Тоді, вимірюючи потенціал повного електрохімічного елемента, можна обчислити потенціал досліджуваної напівреакції, що проходить на конкретному електроді. За умовний еталон прийнято стандартний водневий електрод. Так називається напівелемент, що складається з платинового електрода, покритого платиновою черню, що занурений у 1 молярний розчин Н⁺, насичений газоподібним Н₂ при тиску 101.3 кПа і температурі 298 К.

У стандартному водневому напівелементі протікає реакція

.

Оскільки електрохімічний потенціал цієї оборотної реакції залежить від концентрації катіонів і від температури, ясно, що стандартний елемент повинен діяти у строго визначених умовах. Стандартному водневому елементу умовно приписується потенціал 0,000 В.

Стандартні потенціали металів, розташовані в порядку зростання алгебраїчної величини, утворюють ряд напруг металів. Чим більш від’ємне значення стандартних потенціалів, тим більш відновна здатність металів (здатність віддавати електрони) і тим менша окиснювальна здатність їхніх іонів (здатність приєднувати електрони) у ході електродної реакції.

Потенціал водневого електрода:

,

де [ Н⁺] - концентрація іонів водню в розчині.

Окисно-відновний потенціал інертного електрода, на якому протікають різні окисно-відновні процеси, визначається наступним виразом:

,

де [Ox], [Red] - добуток концентрацій речовин, що беруть участь у процесі в окисній (Ох) і відновній (Red) формах.