Electrodo estàndar d'hidrogen

Electrodo estàndar d'hidrogen. 1.- Conexió elèctrica al milivoltímetro. 2.- Electrodo de platí. 3.- Gas hidrogen burbujeante a 1 atm. 4.- Membrana porosa per a contacte en la semicelda de mida. 5.- Dissolució de HCl

Un electrodo estàndar d'hidrogen també cridat electrodo normal d'hidrogen és un electrodo redox que forma la base de la taula estàndar de potencials d'electrodos. El seu potencial absolut s'estima en 4.40 ± 0.02 V a 25 °C, pero per a realisar una base de comparació en qualsevol atra reacció electrolítica, el potencial electrolític del hidrogen $E^0$ es fixa com 0 en totes les temperatures.

Els potencials de qualsevol atre electrodo es compara en l'estàndart a la mateixa temperatura.

L'electrodo d'hidrogen es basa en la semicelda redox:

$2{H^{+}}_{(aq)}+2e^{-}\to {H_2}_{(g)}$

Esta reacció d'oxidació-reducció ocorre en un electrodo de platí.

L'electrodo és sumergit en una solució àcida i es bombeja hidrogen gasesoso a través d'ell. La concentració de formes oxidadas i reduïdes es manté com una unitat. Açò implica que la pressió d'hidrogen gaseós és igual a 1 bar i la concentració d'hidrogen en la solució és 1 mol/L.

La equació de Nernst deu desenrollar-se aixina:

$E=\frac{RT}{F}\ln \frac{a_{H^{+}}}{(p_{H_2}/p^0{)}^{1/2}}$

o

$E=-\frac{2.303RT}{F}pH-\frac{RT}{2F}\ln p_{H_2}/p^0$

a on:

• $a_{H^{+}}$ és la activitat dels ions d'hidrogen, a_H⁺=f_H⁺ C_H⁺ /C⁰
• $p_{H_2}$ és la pressió parcial del hidrogen gaseós , en pascals, Pa
• $R$ és la constant universal dels gasos ideals
• $T$ és la temperatura, en Kelvin.
• $F$ és la constant de Faraday (càrrega per mol d'electrons), igual a 9.6485309*10⁴ C mol^-1
• $p^0$ és la pressió estàndar 10⁵ en

Pa == Raons a favor de l'us del platí == L'us de platí per a l'electrodo d'hidrogen es deu a varis factors:

• Material inerte, que no es corroe.
• Capacitat per a catalizar la reacció de reducció de protones.
• Alt intercanvi intrínsec de densitat per a la reducció de protones.
• excelent reproducció del potencial (igual o menor que 10 μV) quan dos electrodos ben construïts es comparen en uns atres.

La superfície del platí es platiniza, és dir, es cobrix en una capa de negre de platí per lo que es requerix:

• Amprar un electrodo en gran superfície real. Quant major és la superfície real, major és la cinètica de l'electrodo.
• Amprar un material que puga absorbir hidrogen com interfase. La platinización millora el rendiment de l'electrodo.

No obstant, atres metals poden utilisar-se per a construir electrodos d'utilitat similar, per eixemple paladi.

Comparació de la densitat d'intercanvi normal per a la reacció de reducció de protones en 1 mol/kg H₂SO₄

MATERIAL DEL ELECTRODO	Densitat de intercanvi normal -log10(A/cm²)
Paladi	3.0
Platí	3.1
Rodio	3.6
Iridi	3.7
Níquel	5.2
Or	5.4
Wolframio	5.9
Niobi	6.8
Titani	8.2
Cadmi	10.8
Manganeso	10.9
Plom	12.0
Mercurio	12.3

Interferència

A causa de l'alta activitat d'absorció de l'electrodo platinizado és molt important protegir la superfície del mateix i la solució contra la presència de substàncies orgàniques o d'oxigen de l'atmòsfera. Els ions inorgànics que poden reduir a un estat de valència més baixa també deuen ser evitats (per eixemple Fe³⁺, CrO₄^2-).

Els cationes que poden reduir un depòsit sobre el platí també poden ser font d'interferència: argent, mercuri, coure, plom, cadmi i talio.

Les substàncies que poden desactivar la catálisis inclouen al arsènic, sulfitos i atres composts de sofre, substàncies coloidales, alcaloides, i material biològic en general.