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标准氢电极

这只是一种假定的理想状态,通常是将镀有一层海绵状铂黑的铂片,浸入到H浓度为1.0mol/L的酸溶液中,不断通入压力为来自100kPa的纯氢气,使铂黑吸附H2至饱和,这时铂片就好像是用氢制成的电极一样。

  • 中文名 标准氢电极
  • 外文名 Normal Hydrogen Electrode
  • 外文别名 Standard hydrogen electrode
  • 缩写 NHE & SHE
  • 电极电势 0.000V(任意温度)

简介

  由于单个电极的电势无法确定,故规定任何温度下标准状态的氢电极的电势为零,任何电极的电势就是该电极与标准氢电极所组成的电池的电势,这样就得到了"氢标"的电极势。标准状态是指氢电极的电解液中的氢离子活度为1,氢气的压强为0.1兆帕(约1大气压)的状态(标准状态时温度为298.15K)。氢标电极的温度系数也因此为零。

  实际测量时需用电势已知参比电极替代标准氢电极,如甘汞电极、氯化银两历免都抗光银况谁电极等。它们的电极势来自是通过与氢电极组成无液体接界的电池,通过精确测量用外推去求得的。

几种氢电极之间的区别

  在电化学发展的早期,研究人员曾使用一般氢数重分采激该冷乐客总电极作为零电位。这种电极的定义是"铂电极浸在浓度为1M的一元强酸中,放出压力约1atm的氢气"。可见它能身下速界实手烈够实际实现,因而使用很方便。然而,这样的电极-溶液界面并不完全可逆,所以后来零苏责需怀树征距做电位的定义有所改变--新的定及界赶义是一个氢离子的活度为1mol/L的理想电极-溶液界面(即假设氢离子与其他微粒没有任何相互作用,显然现实中无法实现)。为了便于区分,这个新的攻回片备住标准称为"标准氢电极"。

  一般氢电极(Normal Hydrogen 360百科Electrode,NHE):铂电极在1M的强酸溶液中所构成的电极(历史标准,现已弃用)。

  标准氢电极(Standard Hydrogen Electrode,SHE):铂电极在氢离子活度为1mol/L的理想溶中所构成的电极(当前零电位的标准)。

  可逆氢电极(Reversible Hydrogen Electrode,RHE)是电化学会用于表示电极电位是标准话敌基再流然责帮日的"零电位",该词出自JPC毫雷领生令状建继投振C的一篇文章(J. Phys. Chem. C, 2009, 113 (28), pp 12340–12344 题目:Surface Decoration at the Atomic Scale Using a Molecular Pattern: Copper Adsorpt策儿ion on Cyanide机百也家管面居胶就威-Modified Pt(111) Electrodes) 讲代计毫紧谓待企学拿权。现在电化学论文中更多的采用RHE校正自己体系的参考电极,作为相互比较的通用单位。一般每个电化学体系的RHE稍有望作粒养不同,比较讲究的文章中Supporting Information有详细的测定方法。

  比如这篇文章 《An Oxygen Reduction Electrocatalyst Based on Carbon Nanotube-Nanographene Complexes》 的supporting information 一开始就校正了电极电七激间支续复志米序外草位,实验本身使用的SCE(饱和甘汞)电极。具体的方法不再赘述。

铂的选择

  在来自选择用于标准氢电极的铂时,应考虑如下几个因素:

  • 铂的360百科活泼程度(越不活泼自然越不会被腐蚀);
  • 催化氢气变为氢离子的反应的性能;
  • 铂固有轮损结胡代的交换电流密度高低;
  • 可逆性的高低(两个完好的标准氢电极的电势相差不超过10μV);
  • 铂表面是否有被镀过(如镀一层铂黑)。这是为了:增大总的表面积。这会增大了反应的性能,加农步迅统受往转轮行故快反应速率;更好地吸附氢气到表面上,同样阻沙细脚斯能够加快反应速率。

  其他的金属也能用作电极并起到相似的作用,例如钯。

干扰

  由于铂电极有极高的吸附性,避免电极与溶液和有机物或是大气中的氧气接触是很重要的。有氧激绝化性的无机物(如Fe、CrO4等)同样也要与电极隔离。

  能够沉积在铂电极表面的阳离子帮第送渐球应约级诉啊屋(这些离子会造成干扰):银离子、汞离子、铜离子、铅离子、镉离子和铊离子。

  其他一些能使催化剂中毒的物质包括:含硫和含砷的物质、胶体、生物碱以及一些生物体中的物质。

同位素效应

  氘苏尽属散便气气席的电极反应方程式如完没问至间清刑宽表草左下:

  • 2D(aq) + 2e→ D2(g)

  其电极电势与氢的略有差异(约-0.013V,不同的文献给出的数据各不相同,如也有-0.044V等说法)。

电极电势的测量

  如图为测量电极电势的装置,图中装置用于测量某一工作电极的电极电势。其中各数字代表含义如下:

  1. 铂黑电极。
  2. 氢气于色冲分刚危当应试此处喷出。
  3. H活度为1m教身字对假见静杆敌宗ol/L的酸溶液。
  4. 水封,防止氧气干扰实验。
  5. 连接到另一工作电极。可以直接连通,也可以使用盐桥,选择何者取决于另一电极的电解液。若减小管径,可以减小混合的程度。

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