L'elettrodo di platino dell'elettrodo standard a idrogeno (SHE) svolge un ruolo cruciale nel facilitare le reazioni redox che coinvolgono l'idrogeno gassoso e gli ioni di idrogeno.
Questo elettrodo è essenziale per stabilire un potenziale di riferimento per la misurazione dei potenziali elettrodici di altri sistemi elettrochimici.
Qui approfondiremo la funzione dettagliata dell'elettrodo di platino nello SHE, la sua costruzione e il suo significato nelle misure elettrochimiche.
5 punti chiave spiegati: Il ruolo e la funzione del platino nello SHE
1. Ruolo del platino nello SHE
Il platino agisce come catalizzatore per le reazioni di ossidazione e riduzione dell'idrogeno.
Facilita il trasferimento di elettroni tra l'idrogeno gassoso (H2) e gli ioni di idrogeno (H+) nella soluzione.
Il platino viene scelto per la sua inerzia, ovvero non reagisce con l'idrogeno o con altri componenti della soluzione, garantendo che non interferisca con le reazioni dell'elettrodo.
2. Costruzione dello SHE
Lo SHE è costituito da una lamina o piastra di platino platinizzata, collegata a un filo di platino.
Questa configurazione consente lo scambio di elettroni.
L'idrogeno gassoso puro e secco viene fatto gorgogliare attraverso la soluzione a una pressione costante di 1 atm.
L'idrogeno gassoso viene adsorbito sulla superficie di platino, creando un elettrodo di idrogeno.
Sul fondo del tubo di vetro è presente una piccola quantità di mercurio per garantire un buon contatto elettrico.
3. Reazione dell'elettrodo
La reazione dell'elettrodo in SHE è reversibile rispetto agli ioni idrogeno.
La reazione può essere rappresentata come: [ 2H^+(aq) + 2e^- \rightleftharpoons H_2(g) ]
Durante la reazione, l'idrogeno gassoso della piastra di platino si converte in ioni idrogeno, liberando elettroni.
Questi elettroni si accumulano sulla piastra di platino, creando una differenza di potenziale.
4. Significato di SHE
Lo SHE è utilizzato come elettrodo di riferimento universale in elettrochimica.
Il suo potenziale elettrodico standard è impostato arbitrariamente a zero e costituisce la base per calcolare i potenziali di altri elettrodi.
Accoppiando SHE con un altro elettrodo, il potenziale della cella può essere misurato con un potenziometro.
Poiché il potenziale di SHE è zero, il potenziale misurato rappresenta direttamente il potenziale dell'altro elettrodo.
5. Vantaggi e sfide
Vantaggi
Lo SHE può essere utilizzato per l'intero intervallo di pH.
Non introduce alcun errore salino nelle misurazioni.
Fornisce un riferimento coerente e affidabile per le misure elettrochimiche.
Sfide
È difficile ottenere idrogeno gassoso puro e secco al 100%.
È difficile mantenere esattamente la pressione di 1 atm e la concentrazione di 1 M di HCl.
La struttura in vetro lo rende fragile e poco trasportabile.
6. Considerazioni pratiche
A causa delle difficoltà pratiche nell'allestimento e nel mantenimento di uno SHE, questo elettrodo viene spesso definito un elettrodo ipotetico.
Altri elettrodi standard, come l'elettrodo di calomelano, sono spesso preferiti per la loro facilità d'uso e stabilità.
In sintesi, l'elettrodo di platino nello SHE è fondamentale per catalizzare le reazioni redox dell'idrogeno, garantendo un potenziale di riferimento stabile e costante per le misure elettrochimiche.
Nonostante le sfide legate alla sua configurazione e manutenzione, lo SHE rimane uno strumento fondamentale nel campo dell'elettrochimica.
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