ศักยภาพของอิเล็กโทรดคืออะไร

ศักย์ไฟฟ้าหรือศักย์ไฟฟ้าของโลหะคือความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานของโลหะกับสารละลายเมื่อโลหะถูกแช่อยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของอะตอมไอออนของโลหะบนพื้นผิวที่อยู่ในโหนดของโครงตาข่ายผลึกกับขั้ว โมเลกุลของน้ำมุ่งไปที่พื้นผิวของอิเล็กโทรด ... นี่เป็นเพราะการก่อตัวของชั้นไฟฟ้าสองชั้นนั่นคือการกระจายตัวของอนุภาคมีประจุที่ไม่สมมาตรที่ขอบเขต

ปรากฏการณ์การละลายของโลหะในอิเล็กโทรไลต์ถูกนำมาใช้ในแหล่งกำเนิดไฟฟ้าทางเคมี แผ่นโลหะที่รมควันในสารละลายเกลือของตัวเองไม่ทางใดก็ทางหนึ่งมีแนวโน้มที่จะละลายในนั้น แนวโน้มนี้บางครั้งเรียกว่าความยืดหยุ่นในการละลายของโลหะ

แผ่นสังกะสีที่แช่อยู่ในสารละลายของซิงค์ซัลเฟต ZnTAKA4 จะให้อนุภาคสังกะสีแก่สารละลายในรูปของไอออนที่มีประจุบวกเนื่องจากความจริงที่ว่าอะตอมสีชมพูปล่อยในรูปของไอออนที่มีประจุบวก อิเล็กตรอนอิสระส่วนเกินจึงก่อตัวขึ้นบนแผ่นสังกะสีและกลายเป็นประจุลบ และไอออนบวกส่วนเกินจะเกิดขึ้นในชั้นของของเหลวใกล้พื้นผิว ของสังกะสี ดังนั้นชั้นนี้จึงรับภาระในเชิงบวก ด้วยวิธีนี้ ไฟฟ้าสองชั้นของประจุที่แยกจากกันเชิงพื้นที่ของเครื่องหมายตรงข้ามเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวกับโลหะ

ประจุเหล่านี้จะขัดขวางการผ่านของโลหะไปสู่สารละลาย—แผ่นประจุลบจะจับไอออนโลหะที่เป็นบวกไว้ และประจุบวกของอิเล็กโทรไลต์จะผลักไอออนของโลหะกลับไปที่จาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง สนามไฟฟ้าของชั้นสองที่ส่วนต่อประสานระหว่างโลหะและของเหลวจะต่อต้านการเปลี่ยนผ่านของไอออนโลหะไปสู่สารละลาย ความสมดุลถูกสร้างขึ้นระหว่างแรงของแนวโน้มของโลหะที่จะเข้าสู่สารละลาย สารเคมีในธรรมชาติ และ แรงไฟฟ้าที่ถูกต่อต้าน

แผนผังการก่อตัวของไฟฟ้าสองชั้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างโลหะกับอิเล็กโทรไลต์

ดังนั้น เนื่องจากการละลายในอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรดโลหะจะได้รับอิเล็กโทรดจำนวนหนึ่ง (หรืออีกนัยหนึ่งคือไฟฟ้าเคมี) ที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งขึ้นอยู่กับวัสดุของอิเล็กโทรดและองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์

อย่างไรก็ตาม ศักย์ไฟฟ้าสามารถเป็นบวกได้ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นในกรณีที่ไอออนบวกของสารละลายผ่านไปยังอิเล็กโทรด ประจุไฟฟ้าเป็นบวก และชั้นอิเล็กโทรไลต์เป็นประจุลบ ตัวอย่างเช่น เมื่อแผ่นทองแดงจุ่มอยู่ในสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO)4 ที่มีความเข้มข้นเพียงพอ)

ชั้นไฟฟ้าสองชั้นเปรียบได้กับตัวเก็บประจุ โดยแผ่นหนึ่งเป็นพื้นผิวโลหะ และอีกชั้นหนึ่งเป็นชั้นของไอออนในสารละลายบนพื้นผิวโลหะ ระหว่างจานที่มีประจุตรงข้ามและมีความแตกต่างหรือเพิ่มขึ้นในศักยภาพ

การกระโดดที่อาจเกิดขึ้นที่อินเทอร์เฟซโซลูชันอิเล็กโทรดสามารถใช้เป็นตัววัดความจุรีดอกซ์ของระบบได้ อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะวัดการกระโดดที่อาจเกิดขึ้นหรือเทียบเท่า ความต่างศักย์ระหว่างสองเฟส แต่คุณสามารถวัดค่า e เป็นต้น c. องค์ประกอบที่ประกอบด้วยอิเล็กโทรดที่เราสนใจและอิเล็กโทรดบางส่วน (เหมือนกันทุกกรณี) ซึ่งถือว่าศักย์ไฟฟ้ามีเงื่อนไขเป็นศูนย์

มันถูกวัดแล้ว เป็นต้น c. จะแสดงลักษณะความจุรีดอกซ์ของอิเล็กโทรดที่เราสนใจเมื่อเทียบกับศูนย์แบบมีเงื่อนไข ค่าที่ได้จึงเรียกว่าศักย์ไฟฟ้าภายในของโลหะ

ในการวัดศักย์ไฟฟ้าของโลหะใดๆ จำเป็นต้องวางอิเล็กโทรดที่สองในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะทำให้มีศักย์ไฟฟ้าที่แน่นอน ขึ้นอยู่กับวัสดุ ดังนั้น เฉพาะผลรวมเชิงพีชคณิตของศักย์ไฟฟ้าสองขั้วเท่านั้นที่สามารถวัดได้โดยตรง

ด้วยเหตุนี้ ศักยภาพของอิเล็กโทรดของวัสดุต่างๆ จึงถูกกำหนดตามมาตรฐาน (อิเล็กโทรดไฮโดรเจน ซึ่งมักจะถือว่าศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์

สามารถใช้อิเล็กโทรดอ้างอิงอื่นๆ ที่มีศักยภาพเทียบกับอิเล็กโทรดมาตรฐานไฮโดรเจนสำหรับการวัดได้เช่นกัน ศักยภาพนี้ยังพบได้จากการวัดของ e เป็นต้น ค. วงจรประกอบด้วยอิเล็กโทรดอ้างอิงที่เลือกและอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐาน

หากอิเล็กโทรดที่ศึกษาเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานเป็นค่าลบ เครื่องหมาย » -» จะถูกกำหนดให้กับศักยภาพภายใน มิฉะนั้น เครื่องหมาย «+»

ตัวอย่างเช่น ศักย์ไฟฟ้าของสังกะสี -0.76 V, ทองแดง +0.34 V, เงิน +0.8 V ที่วัดด้วยวิธีนี้ในสารละลายของเกลือโลหะที่สอดคล้องกัน ถูกกำหนดโดยการลบศักย์ไฟฟ้าลบออกจากศักย์ไฟฟ้าที่ - บวก

หากวางแผ่นโลหะสองแผ่นที่มีศักย์ไฟฟ้าต่างกันไว้ในอิเล็กโทรไลต์ที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น ในสารละลายของกรดซัลฟิวริก (H2SO4) ใส่สังกะสี (Zn) และทองแดง (Cth) จากนั้นโวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับแผ่นเหล่านี้จะแสดงแรงดันไฟฟ้าระหว่าง พวกเขามากกว่า 1 V. เล็กน้อย

แรงดันไฟฟ้านี้ ในกรณีนี้เรียกว่า e เป็นต้น ค. คู่กัลวานิกจะเกิดจากความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าของทองแดงซึ่งมีศักย์เป็นบวกเล็กน้อย และสังกะสี ซึ่งมีศักย์เป็นลบที่มีนัยสำคัญ อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นเซลล์กัลวานิกที่ง่ายที่สุด - เซลล์โวลตา

ในเซลล์กัลวานิก พลังงานเคมีจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า และด้วยความช่วยเหลือของมัน จึงสามารถทำงานไฟฟ้าได้เนื่องจากพลังงานของปฏิกิริยาเคมี

การวัด e. เป็นต้น ค. ต้องผลิตเซลล์กัลวานิกในกรณีที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าในวงจรเซลล์ มิฉะนั้นการวัด e เป็นต้น s. จะน้อยกว่าค่าที่กำหนดเป็น ความแตกต่างระหว่างศักย์สมดุลของอิเล็กโทรดทั้งสอง… อันที่จริง ความเข้มข้นของอิเลคตรอนจำนวนหนึ่งบนอิเล็กโทรดจะสอดคล้องกับศักย์ไฟฟ้าสมดุล ยิ่งมีค่าเป็นบวกต่ำ ค่าลบก็ยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นโครงสร้างของส่วนนั้นของสองชั้นที่อยู่ในสารละลายจึงแตกต่างกันด้วย

การวัด e. เป็นต้น กับเซลล์ที่ไม่มีกระแสมักจะผลิตโดยวิธีการชดเชย คุณต้องมีบางอย่างจึงจะนำไปใช้ได้ มาตรฐาน จ. เป็นต้น กับ องค์ประกอบปกติที่เรียกว่าทำหน้าที่เป็นมาตรฐานดังกล่าว โดยทั่วไปจะใช้ธาตุปรอท-แคดเมียมปกติของ Weston เช่น เป็นต้น ด้วย ซึ่งเท่ากับ 1.01830 V ที่ 20 ° C