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通过标准氢电极(SHE)进行测量

1900
  • Walther Nernst
实验室中用于电化学测量的标准氢电极装置。

(图片仅供参考)

绝对 electrochemical potential 单个电极的电位无法直接测量。因此,电位是相对于一个普遍认可的参考电极来测量的。标准氢电极 (SHE) 是主要的参考电极,在标准条件下(1 M H⁺ 浓度、1 bar H₂ 气体、298 K)的电位为 0 伏。所有其他标准电极的电位均相对于此零点报告。

无法测量绝对单电极电位的原因是,任何测量都需要完整的电路,这不可避免地会引入第二个电极-电解质界面。测量的始终是两个电极之间的电位差。为了创建一个标准化、可比较的尺度,科学界一致同意了一个共同的参考点。

标准氢电极(SHE)正是用于此目的。它由铂电极组成,通常涂覆铂黑以增加其表面积和催化活性,浸入含有……的溶液中。 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.

例如,为了测量另一个半电池(例如硫酸锌溶液中的锌电极 (Zn²⁺/Zn))的标准电位,需要将其与标准氢电极 (SHE) 连接,形成一个原电池。根据定义,该原电池的测量电压即为锌半电池的标准电位。该方法已被用于编制大量的标准电极电位表,这些表对于预测标准条件下任何氧化还原反应的方向和电池电位都至关重要。

UNESCO Nomenclature: 2209
– Physical chemistry

类型

计量标准

中断

Foundational

用法

广泛使用

前体

  • 亚历山德罗·伏特的发明 voltaic pile
  • 迈克尔·法拉第的电解定律
  • 电动势(emf)概念的发展
  • 瓦尔特·能斯特的公式 能斯特 方程式,将电池电位与浓度联系起来

应用程序

  • 创建标准电极电位系列(电化学系列)
  • 预测氧化还原反应的自发性
  • 校准其他参比电极(例如氯化银或甘汞电极)
  • 分析化学(电位分析法)
  • 腐蚀研究

专利:

NA

潜在创新理念

  • 用于便携式分析设备的微型固态参比电极
  • 自校准电化学传感器,包含一个微
  • 参比电极在极端环境下稳定(高温、非水溶剂)
  • 用于长期体内监测的植入式参考电极
  • 无需直接测量即可预测电极电位的机器学习模型
  • 用于演示电化学原理且不含危险材料的教育虚拟实验室
  • 环保参比电极,避免使用汞(甘汞)等有毒物质
  • 动态参比电极,其电位可根据特定的分析任务进行调整
相关术语:标准氢电极、she、参比电极、电极电位、氧化还原反应、电化学、电位滴定、原电池。

历史背景

通过标准氢电极(SHE)进行测量

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(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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