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Misurazione tramite elettrodo standard a idrogeno (SHE)

1900
  • Walther Nernst
Configurazione standard dell'elettrodo a idrogeno in laboratorio per misurazioni elettrochimiche.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

L'assoluto potenziale elettrochimico di un singolo elettrodo non può essere misurato. Al contrario, i potenziali vengono misurati rispetto a un riferimento universalmente accettato. L'elettrodo standard dell'idrogeno (SHE) è il riferimento primario, a cui è assegnato un potenziale esattamente pari a 0 volt in condizioni standard (concentrazione 1 M [latex]H^+[/latex], 1 bar [latex]H_2[/latex] di gas, 298 K). Tutti gli altri potenziali standard degli elettrodi sono riportati rispetto a questo punto zero.

L'impossibilità di misurare un potenziale assoluto di un singolo elettrodo deriva dal fatto che qualsiasi misurazione richiede un circuito elettrico completo, che inevitabilmente introduce una seconda interfaccia elettrodo-elettrolita. Ciò che viene misurato è sempre una differenza di potenziale tra due elettrodi. Per creare una scala standardizzata e confrontabile, la comunità scientifica ha concordato un punto di riferimento comune.

L'elettrodo standard a idrogeno (SHE) serve proprio a questo scopo. È costituito da un elettrodo di platino, spesso rivestito di platino nero per aumentarne la superficie e l'attività catalitica, immerso in una soluzione con un hydrogen ion activity of 1. Purified hydrogen gas is bubbled over the electrode at 1 bar pressure. The half-reaction is [latex]2H^+(aq) + 2e^- rightleftharpoons H_2(g)[/latex]. By international convention, the standard potential of this half-reaction is defined as 0.000 V at all temperatures.

Per misurare il potenziale standard di un'altra semicella, ad esempio un elettrodo di zinco in una soluzione di solfato di zinco ([latex]Zn^{2+}/Zn[/latex]), essa viene collegata alla SHE per formare una cella galvanica. La tensione misurata di questa cella è, per definizione, il potenziale standard della semicella di zinco. Questo processo è stato utilizzato per compilare tabelle complete dei potenziali standard degli elettrodi, che sono preziose per prevedere la direzione e il potenziale della cella di qualsiasi reazione redox in condizioni standard.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Chimica fisica

Tipo

Standard di misurazione

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • L'invenzione di Alessandro Volta del pila voltaica
  • le leggi dell'elettrolisi di Michael Faraday
  • lo sviluppo del concetto di forza elettromotrice (fem)
  • la formulazione di walther nernst della nernst equazione che mette in relazione il potenziale cellulare con la concentrazione

Applicazioni

  • creazione della serie di potenziali elettrodici standard (serie elettrochimica)
  • predire la spontaneità delle reazioni redox
  • calibrazione di altri elettrodi di riferimento (ad esempio, elettrodi al cloruro d'argento o al calomelano)
  • chimica analitica (potenziometria)
  • studi sulla corrosione

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • elettrodi di riferimento miniaturizzati allo stato solido per dispositivi analitici portatili
  • sensori elettrochimici autocalibranti che incorporano un micro-she
  • elettrodi di riferimento stabili in ambienti estremi (alte temperature, solventi non acquosi)
  • elettrodi di riferimento impiantabili per il monitoraggio in vivo a lungo termine
  • modelli di apprendimento automatico che prevedono i potenziali degli elettrodi senza misurazione diretta rispetto a una lei
  • laboratori virtuali didattici per dimostrare i principi elettrochimici senza materiali pericolosi
  • elettrodi di riferimento ecocompatibili che evitano l'uso di materiali tossici come il mercurio (calomelano)
  • elettrodi di riferimento dinamici il cui potenziale può essere regolato per compiti analitici specifici
Correlati a: elettrodo standard a idrogeno, elettrodo di riferimento, potenziale dell'elettrodo, reazione redox, elettrochimica, potenziometria, cella galvanica.

Contesto storico

Misurazione tramite elettrodo standard a idrogeno (SHE)

1895
1895
1899
1900
1900
1900
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1895
1895
1896
1900
1900
1900
1900
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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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