Điện cực hydro tiêu chuẩn

Điện cực hidro tiêu chuẩn hay SHE hay còn được gọi là điện cực hidro thông thường hay NHE là loại điện cực có cấu tạo đặc biệt, điện thế của nó được dùng làm tiêu chuẩn để xác định điện thế của các điện cực khác. Trong mạch điện hóa, điện cực hidro tiêu chuẩn được mắc vào mạch với vai trò là điện cực so sánh. Điện thế của nó được quy ước bằng 0V ở 25^oC, dung dịch có hoạt độ H⁺bằng 1, áp suất 1 atm.

Cấu tạo

Bán phản ứng khử của điện cực hidro như sau:

2H⁺(aq) + 2e^- → H₂(g)

Phản ứng trên xảy ra trên điện cực bạch kim (thực ra là điện cực titan phủ muội bạch kim), dung dịch có hoạt độ H⁺bằng 1.

Phương trình Nernst được viết trong trường hợp này như sau:

$E={RT \over F}\ln {a_{H^{+}} \over (p_{H_{2}}/p^{0})^{1/2}}$

or

$E=-{2.303RT \over F}pH-{RT \over 2F}\ln {p_{H_{2}}/p^{0}}$

Trong đó:

• a_H+ là hoạt độ của ion hidro, a_H⁺=f_H⁺ C_H⁺ /C⁰
• p_H2 là áp suất của khí hidro pascals, Pa
• R là hằng số khí lý tưởng
• T là nhiệt đô kelvins
• F là hằng số Faraday (điện tích của mỗi phân tử hidro phóng điện), bằng 9.6485309*10⁴ C mol^-1
• p⁰ là áp suất chuẩn 10⁵ Pa

Điện cực bạch kim

Điện cực bạch kim được sử dụng là loại điện cực titan được mạ một lớp bạch kim rất xốp (bạch kim đen). Diện tích bề mặt điện cực được tăng lên một cách đáng kể. Điện cực bạch kim được sử dụng trong trường hợp này bởi vì nó cho quá thế thoát hidro nhỏ nhất và mật độ dòng trao đổi khá nhỏ

cấu tạo điện cực SHE

Cấu tạo

1. Điện cực bạch kim
2. Đường dẫn khí hidro
3. Dung dịch axit hoạt độ bằng 1
4. Đường thoát hidro
5. Cầu muối

Tham khảo

1 IUPAC Gold Book

2 a b D.T. Sawyer, A. Sobkowiak, J.L. Roberts, Jr., "Electrochemistry for Chemists, 2nd edition", John Wiley and Sons, Inc., 1995.

3 D.J.G. Ives, G.J. Janz, "Reference Electrodes. Theory and Practice", Academic Press, 1961.