Кіріспе
Жартылай реакциялық элементтің электромоторлық күші стандартты сутек электродына шаққанда. Электрохимияда стандартты электрод потенциалы, немесе , – кез келген элементтің немесе қосылыстың тотығуға қабілеттілігінің өлшемі. IUPAC "Алтын кітабында" бұл былай анықталады: «Стандартты қысымдағы молекулалық сутектің сол жақ электродтағы сольваттанған протонға тотығуы жүзеге асатын элементтің стандартты ЭҚК (электромоторлық күші) мәні».
In electrochemistry, standard electrode potential , or , is a measure of the reducing power of any element or compound. The IUPAC "Gold Book" defines it as; "the value of the standard emf (electromotive force) of a cell in which molecular hydrogen under standard pressure is oxidized to solvated protons at the left hand electrode".
Өмірбаян
Электрохимиялық жасушаның негізі, мысалы, гальваникалық жасуша, әрқашан екі жартылай реакцияға бөлінетін тотығу-тотықсыздану (redox) реакциясы болып табылады: анодта тотығу (электронның жоғалуы) және катодта тотықсыздану (электронның қабылдануы). Электр энергиясы екі металл электродтың электролитке қатысты жеке потенциалдары арасындағы электр потенциалының айырмашылығынан туындайды. Жасушаның жалпы потенциалын өлшеуге болады, бірақ электрод пен электролит потенциалын жеке өлшеудің қарапайым жолы жоқ. Электр потенциалы температураға, концентрацияға және қысымға байланысты өзгереді. Redox реакциясындағы жартылай реакцияның тотығу потенциалы тотықсыздану потенциалының теріс мәні болғандықтан, оның біреуін есептеу жеткілікті. Сондықтан стандартты электрод потенциалы көбінесе стандартты тотықсыздану потенциалы ретінде жазылады. Әрбір электрод-электролит интерфейсінде ерітіндідегі металл иондары металл электродқа орналасып, оны оң зарядты етуге бейім. Сонымен қатар, электродтың металл атомдары иондар түрінде ерітіндіге өтуге және электродта электрондарды қалдырып, оны теріс зарядты етуге бейім. Тепе-теңдікте зарядтардың бөлінуі жүреді және екі қарсы реакцияның бейімділігіне байланысты электрод ерітіндіге қатысты оң немесе теріс зарядталған болуы мүмкін. Электрод пен электролит арасындағы потенциалдардың айырмашылығы электрод потенциалы деп аталады. Егер жартылай жасушадағы барлық түрлердің концентрациясы бірлікке тең болса, онда электрод потенциалы стандартты электрод потенциалы деп аталады. IUPAC конвенциясына сәйкес, стандартты тотықсыздану потенциалдары енді стандартты электрод потенциалдары деп аталады. Гальваникалық жасушада тотығу процесі жүретін жартылай жасуша анод деп аталады және ол ерітіндіге қатысты теріс потенциалға ие. Тотықсыздану процесі жүретін екінші жартылай жасуша катод деп аталады және ол ерітіндіге қатысты оң потенциалға ие. Осылайша, екі электрод арасында потенциалдардың айырмашылығы бар және қосқыш қосылғанда электрондар теріс электродтан оң электродқа ағылады. Ток ағынының бағыты электрон ағынына кері бағытталған.
equilibrium, there is a separation of charges and depending on the tendencies of the two opposing reactions, the electrode may be positively or negatively charged with respect to the solution. A potential difference develops between the electrode and the electrolyte which is called the electrode potential. When the concentrations of all the species involved in a half cell is unity then the electrode potential is known as standard electrode potential. According to IUPAC convention, standard reduction potentials are now called standard electrode potentials. In a galvanic cell, the half cell in which oxidation takes place is called anode and it has a negative potential with respect to the solution. The other half cell in which reduction takes place is called cathode and it has a positive potential with respect to the solution. Thus, there exists a potential difference between the two electrodes and as soon as the switch is in the on position the electrons flow from negative electrode to positive electrode. The direction of current flow is opposite to that of electron flow.
Есептеу
Электродтық потенциалды эмпирикалық жолмен алу мүмкін емес. Гальваникалық жасушаның потенциалы электродтар жұбының нәтижесінде пайда болады. Осылайша, электродтар жұбында тек бір эмпирикалық мән ғана болады және эмпирикалық жолмен алынған гальваникалық жасуша потенциалын пайдаланып, жұптағы әрбір электродтың мәнін анықтауға болмайды. Конвенция бойынша анықталған немесе келісілген потенциалы бар стандартты сутек электроды (SHE) сияқты эталондық электродты орнату қажет болды. Бұл жағдайда стандартты сутек электроды 0,00 В-қа бекітіледі және әлеуеті әлі белгісіз кез келген электродты стандартты сутек электродымен жұптастыруға болады. Гальваникалық жасушаның потенциалы белгісіз электродтың әлеуетін анықтайды. Осы процесті пайдаланып, белгісіз потенциалы бар кез келген электродты стандартты сутек электродымен немесе бұрын анықталған потенциалы бар басқа электродпен жұптастырып, белгісіз мәнді анықтауға болады. Электродтық потенциалдар конвенция бойынша тотығу-тоқсыздану потенциалдары ретінде анықталғандықтан, жалпы жасушалық потенциалды есептеу кезінде тотығатын металл электродтың потенциалының таңбасы кері қайтарылуы керек. Электродтық потенциалдар электрон санына тәуелсіз – олар вольтпен өрнектеледі, ол электронға шаққандағы энергияны өлшейді, сондықтан екі электродтық потенциалды тікелей қосып, жалпы жасушалық потенциалды алуға болады, тіпті егер екі электродтық реакцияда әртүрлі электрон саны қатысса да. Нақты өлшеулер үшін зерттелетін электрод электрометрдің оң терминалына, ал стандартты сутек электроды теріс терминалына қосылады.
Қайталанатын электроды
Қайталанатын электрод – өзінің потенциалын қайталанатын сипаттағы өзгерістерге қарыстыратын электрод. Бірінші талап – жүйенің химиялық тепе-теңдікке жақын болуы. Екінші талаптар жиынтығы – жүйеге жеткілікті уақыт аралығында өте шағын әсерлер тигізілуі керек, сонда химиялық тепе-теңдік шарттары көбінесе сақталады. Теория бойынша, қайталанатын жағдайларды тәжірибеде қол жеткізу өте қиын, себебі тепе-теңдікке жақын жүйеге шектеулі уақыт ішінде тигізілген кез келген бұзылыс оны тепе-теңдіктен шығарады. Дегенмен, егер жүйеге тигізілетін әсерлер жеткілікті түрде аз және баяу болса, электродты қайталанатын деп санауға болады. Электродтың қайталанатындығы эксперименттік жағдайларға және электродтың қолданылу тәсіліне байланысты. Мысалы, электроқаптау үшін қолданылатын электродтар қорғалатын металл бетіне жабысатын белгілі бір металл катионының тотығуын күштеу үшін жоғары потенциалмен жұмыс істейді. Мұндай жүйе тепе-теңдіктен алыс және қысқа мерзімде маңызды және тұрақты өзгерістерге үнемі тосады.