Измерение электродных потенциалов металлов

Меⁿ⁺ + mН₂О <=> Меⁿ⁺-mН₂О

С течением времени по мере перехода ионов металла в водную среду и их накопления, дальнейшее растворение металла начинает замедляться и ус­танавливается подвижное равновесие:

Ме + mH₂0 <=> Ме^п+-тН₂0 + пē

В результате электростатического притяжения между катионами металла в растворе и избыточными электронами в поверхностном слое металла образу­ется двойной электрический слой, что приводит к возникновению на границе соприкосновения металла и электролита разности потенциалов, или скачка по­тенциала. Двойной электрический слой можно уподобить плоскому конденса­тору, в котором одна пластина заряжена отрицательно (металл), а другая поло­жительно (электролит), между ними возникает разность потенциалов.

Разность потенциалов, возникающая на границе раздела металл - рас­твор, называют электродным потенциалом металла Е.

Металл, погруженный в раствор электролита, становится электродо-дом, т. к. на нем возникает разность потенциалов.

Способность посылать ионы металла в раствор у разных металлов не­одинакова и зависит от энергии ионизации. Чем меньше энергия ионизации, тем больше активность металла и способность посылать свои ионы в раствор.

Неактивные металлы имеют большую энергию ионизации и практиче­ски не посылают ионы в раствор, поэтому равновесная концентрация их в растворе очень мала. Если поместить такой металл в раствор его соли с кон­центрацией больше равновесной, то в данном случае возникает двойной электрический слой за счет адсорбции ионов металла из раствора на метал­лическую пластинку. Поверхность металла поэтому заряжается положитель­но, а раствор - отрицательно за счет избытка кислотных остатков.

Водородный электрод. Благородные металлы (золото, платина и др.) из-за высокой энергии ионизации не могут создать разность потенциалов за счет перехода положительных ионов Ме^п+ в раствор. В возникновении скачка потенциала на границе металл-раствор в данном случае важную роль играет избирательная адсорбция металлом молекул, атомов или ионов среды. На­пример, платина энергично поглощает водород, и это используется при изго­товлении стандартного водородного электрода.

Он состоит из платиновой пластинки, покрытой платиновой чернью, контактирующей с газообразным водородом, находящимся под давлением 101,3 кПа, и раствором серной кислоты, в котором концентрация ионов Н⁺ равна 1 моль/л при температуре 298 К.

При контакте платины с молекулярным водородом происходит адсорб­ция водорода платиной. Адсорбированный водород, взаимодействуя с моле­кулами электролита, переходит в раствор в виде ионов, оставляя платине свои электроны: 2Н <=> 2Н⁺ + 2ē. При этом платина заряжается отрицательно, а раствор - положительно. Возникает разность потенциала на так называе­мом водородном электроде.