31826 s 72

72

ciśnienia gazów), nie precyzuje się natomiast temperatury. Potencjał standardowy można zdefiniować dla dowolnej temperatury. Najczęściej jednak wartości E° odniesione są do temperatury 298 K. Zależność pomiędzy E, a stężeniami formy utlenionej i zredukowanej wyraża równanie podane przez Nemsta, znane powszechnie jako wzór Nemsta:

E_r = E° + (2,3 RT/nF) log c_ul,/c_red gdzie: R - stała gazowa, 8,314510 J/mol • K,

F - stała Faraday’a, czyli ładunek 1 mola elektronów * 96500 C/mol, n - ilość elektronów biorących udział w reakcji,

T - temperatura w K,

c„,i - stężenie formy utlenionej wyrażone w mol/dm³.

Cred- stężenie formy zredukowanej; w przypadku metalu c_red= I, a ilość elektronów biorących udział w reakcji (n) równa jest wartości jonów (z),

czyli dla metalu

E_t = E° + (RT/zF)log c„,i

Wartość potencjału normalnego metalu może zostać wyznaczona na podstawie pomiaru siły elektromotorycznej ogniwa galwanicznego SEM, w którym drugiej elektrodzie przypiszemy rolę elektrody odniesienia.

Elektrodę odniesienia, o umownym potencjale normalnym równym zero, stanowi normalna elektroda wodorowa (NEW). Składa się ona z platyny zanurzonej do roztworu zawierającego jony H3O* o stężeniu 1 mol/dm³, omywanej strumieniem H₂ pod ciśnieniem 1013 hPa (1 atm.). Przyjęto, że potencjał NEW równy jest 0 w każdej temperaturze. Reakcją potencjałotwórcząjest przemiana

2 H₃O^ł + 2e" ■—> H₂ + 2 H₂0

Potencjał normalny odpowiada reakcji, w której uczestniczą 2 elektrony. Platyna spełnia rolę nośnika elektronów.

Wartości E° niektórych metali zmierzonych względem NEW w temperaturze 25°C podano w tabeli 9.1.

Definicja. Potencjał standardowy E° pary redoks można zdefiniować jako siłę elektromotoryczną ogniwa SEM, którego prawym półogniwem jest półogniwo tej pary redoks, lewym zaś standardowe półogniwo wodorowe. SEM jest różnicą potencjału standardowego prawego i lewego półogniwa: SEM = E°_P - E°_L.

Uporządkowane co do wielkości potencjału normalnego metale stanowią szereg elektrochemiczny. Jeśli zacząć od najbardziej aktywnego litu, szereg napięciowy wybranych metali aż do szlachetnej platyny, przedstawia się następująco:

E° <0    0 E° >0

Li, Na, K, Mg, Al, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, H₂, Bi, Cu, Ag, Au, Pt

Szereg elektrochemiczny metali jest częścią ogólniejszego uporządkowania potencjałów elekrochemicznych dla reakcji polencjalotwórczych. czyli takich przemian, w których następuje wymiana ładunku.

Potencjały standardowe substancji informują o ich właściwościach. Na ich podstawie można przewidzieć, czy rozpatrywany proces zajdzie samorzutnie.