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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.

The Standard Hydrogen Electrode (SHE) serves this purpose. It consists of a platinum electrode, often coated with platinum black to increase its surface area and catalytic activity, immersed in a solution with a 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

  • alessandro volta’s invention of the voltaic pile
  • le leggi dell'elettrolisi di Michael Faraday
  • lo sviluppo del concetto di forza elettromotrice (fem)
  • walther nernst’s formulation of the nernst equation, which relates cell potential to concentration

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

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Contesto storico

Misurazione tramite elettrodo standard a idrogeno (SHE)

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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)

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