پتانسیل های کاهشی استاندارد

برای استانداردسازی تمایل نسبی کاهندگی و اکسندگی فلزات مختلف نسبت به هم و نسبت دادن یک عدد مشخص به پتانسیل هر الکترود، از روش زیر استفاده می‌شود. در این روش پتانسیل نیم سلولی که الکترود آن از جنس هیدروژن باشد، برابر با صفر در نظر گرفته می‌شود (در مقاله قبل نیم سلول مس و روی معرفی شد). بدین ترتیب هر نیم سلول دیگر با الکترود مخصوص به خود که در یک مدار الکتریکی با نیم سلول هیدروژن قرار بگیرد، سلولی الکتروشیمیایی تشکیل می‌دهد. با توجه به اینکه پتانسیل الکترود هیدروژن صفر در نظر گرفته می‌شود، عدد اختلاف پتانسیل اندازه‌گیری شده در این سلول، پتانسیل الکترود مورد نظر است. الکترود استاندارد هیدروژن را با SHE )Saturated Hydrogen Electrode)نشان می‌دهیم. شاید این سوال مطرح باشد که هیدروژن در دمای اتاق حالت گازی دارد و ساخت الکترودی از آن عملا غیر ممکن است. بدین جهت از یک فلز که تقریبا در محیط‌های مختلف خنثی بوده و واکنش‌پذیری کمی از خود نشان می‌دهد، استفاده می‌شود. پلاتین برای این منظور یک گزینه بسیار مناسب است. روش کار بدین ترتیب است که گاز هیدروژن در محلول اسیدی حاوی یون‌های⁺ H روی سطح پلاتین دمیده می‌شود. در حقیقت سطح پلاتین محلی برای کاهش یا اکسایش هیدروژن خواهد بود.

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820

شکل1: استفاده از الکترود استاندارد هیدروژن (با استفاده از سیم پلاتینی که داخل یک لوله فلزی قرار داده شده) برای تعیین تمایل اکسایش یا کاهش فلز روی نسبت به فلزات دیگر.

در الکترود استاندارد هیدروژن می‌توان نوشت:

filereader.php?p1=main_44a50f07b4bdc5774

همانطور که مشاهده می‌شود پتانسیل این الکترود (E) را به صورت قراردادی برابر 0.00 ولت در نظر می‌گیریم.

به پتانسیل نسبی هر فلز نسبت به پتانسیل استاندارد هیدروژن، پتانسیل کاهشی استاندارد آن فلز می‌گوییم. در صورت مرتب کردن فلزها به ترتیب افزایش این پتانسیل کاهشی استاندارد، یک سری الکتروشیمیایی به دست می‌آید. این سری الکتروشیمیایی اطلاعات سودمندی از واکنش‌پذیری فلزها و مقایسه آن‌ها با یکدیگر فراهم می‌آورد. اگر E سلول محاسبه شود (E سلول برابر است با تفاضل پتانسیل الکترود اول و دوم) و این مقدار مثبت باشد، واکنش از سمت الکترودی که پتانسیل کمتری دارد به سمت الکترودی که پتانسیل بیشتری دارد، انجام پذیر خواهد بود. یعنی اگر پتانسیل الکترودی بیشتر باشد، الکترون به سمت آن می رود و برای واکنش اکسید شدن مصرف می شود. جدول 1 پتانسیل‌های کاهشی استاندارد را نشان می‌دهد (کتاب شیمی دوره پیش دانشگاهی).

جدول1: برخی از پتانسیل‌های کاهشی استاندارد
filereader.php?p1=main_c812513f0037ce54f

تا اینجا به واکنش‌های اکسایش-کاهش که پایه اصلی فرآیندهای الکتروشیمیایی را تشکیل می‌دهند، پرداخته شد. در ادامه این مقاله به برخی از موضوعات که در صنایع مختلف وجود دارند و برای مطالعه آن‌ها نیاز به دانش الکتروشیمی است، می‌پردازیم.