2. Водородный электрод

Водородный электрод (ВЭ)(11.4) представляет собой пластинку или проволоку из металла, хорошо поглощающего газообразный водород (обычно используют платину или палладий), насыщенную водородом (при атмосферном давлении) и погруженную в раствор, содержащий ионы водорода. Потенциал платины зависит от концентрации ионов [Н⁺] в растворе. Электрод является эталоном, относительно которого ведется отсчет электродного потенциала определяемой химической реакции. При давлении водорода 1 атм., концентрации протонов в растворе 1 моль/л и температуре 298 К потенциал ВЭ принимают равным 0 В. При сборке гальванического элемента из ВЭ и определяемого электрода, на поверхности платины обратимо протекает реакция:

2Н⁺ + 2e^– = H₂

то есть, происходит либо восстановление водорода, либо его окисление — это зависит от потенциала реакции, протекающей на определяемом электроде. Измеряя ЭДС гальванического электрода при стандартных условиях (см. выше) определяют стандартный электродный потенциал определяемой химической реакции.

ВЭ применяют для измерения стандартного электродного потенциала электрохимической реакции, для измерения концентрации (активности) водородных ионов, а так же любых других ионов. Применяют ВЭ так же для определения произведения растворимости, для определения констант скорости некоторых электрохимических реакций.

Схема стандартного водородного электрода:

1. платиновый электрод

2. подводимый газообразный водород

3. раствор кислоты (обычно HCl), в котором концентрация H⁺ = 1моль/л

4. водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха

5. электролитический мост (состоящий из концентрированного р-ра KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.

3. Стандартные электродные потенциалы.

В таблице 1. приведены стандартные электродные потенциалы (окислительно-восстановительные потенциалы) различных электродов, определенных относительно стандартного водородного электрода(11.4)

Окисленная форма	+e–	Восстановленная форма	E°, В
Li+	1e–	Li	–3,02
Na+	1e–	Na	–2,71
Mn2+	2e–	Mn	–1,05
Zn2+	2e–	Zn	–0,76
Cr3+	3e–	Cr	–0,74
Fe2+	2e–	Fe	–0,44
Cd2+	2e–	Cd	–0,40
Ti3+	1e–	Ti2+	–0,37
Co2+	2e–	Co	–0,29
Ni2+	2e–	Ni	–0,23
Sn2+	2e–	Sn	–0,14
Pb2+	2e–	Pb	–0,13
2H+	2e–	H2	0,00
Ti4+	1e–	Ti3+	+0,04
Sn4+	2e–	Sn2+	+0,15
Cu2+	2e–	Cu	+0,34
Fe3+	1e–	Fe2+	+0,77
Ag	1e–	Ag+	+0,80
Br2	2e–	2Br¯	+1,07
Cl2	2e–	2Cl¯	+1,36
F2	2e–	2F¯	+2,87

Электроды расположены в таблице по мере возрастания стандартного электродного потенциала. Чем алгебраическая величина стандартного электродного потенциала металла меньше, тем больше его восстановительная способность (способность терять электроны).

Из ряда напряжений для металлов можно сделать некоторые выводы:

1. Любой металл вытесняет все следующие за ним металлы из растворов их солей.

2. Металлы, что стоят левее от водорода вытесняют его из растворов разбавленных кислот (кроме HNO₃).

3. Алгебраическая величина электродного потенциала металла определяет одновременно восстановительную способность его атомов и окислительную ионов. Чем левее металл в ряде напряжений, тем легче окисляются его атомы, но труднее восстанавливаются его ионы.

4. В гальваническом элементе анодом (отрицательно заряженным электродом (11.2)) будет более активный металл, т.е. у которого  меньше. Чем дальше один от другого расположенные два металла, тем большую ЭДС будет иметь построенный с их помощью гальванический элемент.