Потенциалы газовых электродов

Газовыеэлектроды могут быть обратимыми относительно анионов (кислородный) или относительно катионов (водородный). Газовые электроды состоят из металлического проводника (Pt или металлов платиновой группы), контактирующего одновременно с газом и раствором, содержащим ионы этого газа. Металлический проводник служит для подвода и отвода электронов, а также является катализатором электродной реакции (ускоряет установление равновесия на электроде). Так как в равновесных электродных реакциях газовых электродов участвуют газообразные компоненты, то потенциалы этих электродов зависят от парциальных давлений газов.

Равновесие на водородном электроде выражается уравнением 2Н⁺+ 2 Н₂. Уравнение Нернста для расчета потенциала водородного электрода имеет следующий вид:

(8.5)

где −активность ионов Н⁺ в электролите; р _Н −парциальное давление водорода.

Е _{2Н+ / Н2} = −0,059 рН. (8.6)

Подставляя числовые значения R, F, стандартной температуры, равной Т =298 К, и учитывая, что lg_H⁺ =−pH, уравнение Нернста при р _Н =1 приобретает вид:

Кислородный электрод состоит из платиновой пластинки, контактирующей с кислородом и раствором, содержащим ионы, которые образуются при восстановлении кислорода (ионы ОН^-):

О₂, Pt │ОН^-.

Если на кислородном электроде протекает реакция по уравнению

2Н₂О + О₂ + 4 4ОН^-,

то выражение равновесного потенциала при Т = 298 К имеет вид:

(8.7)

Так как активность воды в ходе реакции изменяется незначительно, то ее считают величиной постоянной и уравнение для расчета потенциала кислородного электрода при подстановке значений R, F и T = 298 К приобретает вид:

(8.8)

где Е ^о_{2Н О+О /4ОН}-–стандартный потенциал кислородного электрода, равный 0,401 В (при _ОН^- =1 моль/л).

Проведя ряд преобразований, получаем уравнение Нернста для расчета кислородного электрода в виде:

=1,229−0,059рН. (8.9)

Зависимости значений равновесных потенциалов водородного и кислородного электродов от рН приведены в приложении (табл. 14).