Elektrodni potencijal

Reaktivnost metala

Reaktivnost metala ovisi o njihovoj sposobnosti oksidacije. Što se atomi metala lakše oksidiraju, to je njihova reaktivnost veća. Velika reaktivnosti alkalijskih metala, razlog je što ih u prirodi nema u elementarnom stanju, već se nalaze samo u spojevima.

Kemijska reaktivnost nekih metala s obzirom na vodik očituje se u reakcijama metala s vodom i s kiselinama tj. u sposobnosti metala da shodno svojim redukcijskim svojstvima istisne vodik. Neki od metala ne reagiraju s klorovodičnom kiselinom, a neki reagiraju manje ili više burno.

Metali koji reagiraju s klorovodičnom kiselinom istiskuju vodik i nastaje odgovarajuća sol. Po intenzitetu mjehurića može se zaključiti koji od metala burnije reagiraju s klorovodičnom kiselinom, odnosno koji su reaktivniji.

Poznavanje redoslijeda reaktivnosti metala (njihove sposobnosti oksidacije) možemo iskoristiti za predviđanje ishoda reakcija između metala i otopine soli, odnosno metala i kiseline.

Metali iz otopina soli izlučit će sve one metale koji su u nizu elemenata poredanih po reaktivnosti desno od njih.

Da bi reakcija bila moguća:

1. Reaktivniji metal mora biti u elementarnom stanju,
2. Manje reaktivan metal mora biti u ionskom obliku.

Galvanski članci i elektrodni potencijal

Kad se cinkova pločica stavi u vodenu otopinu cinkova sulfata uspostavlja se dinamička ravnoteža između cinkovih iona u otopini i atoma cinka na pločici.

U stanju dinamičke ravnoteže, broj atoma cinka (Zn) koji se oksidiraju i odlaze u otopinu, jednak (=) je broju iona cinka (Zn²⁺) koji se reduciraju u atome i odlaze na pločicu.

Težnja metala da se oksidira mjera je za elektrodni potencijal.

Različiti metali imaju različitu težnju za oksidacijom.

Prema tome, imaju i različiti elektrodni potencijal.

Standardna vodikova elektroda

Elektrodni potencijal se za razliku od napona članka ne može mjeriti. Vrijednost elektrodnog potencijala se određuje prema standardnoj vodikovoj elektrodi.

Standardna vodikova elektroda se sastoji od platinske pločice uronjene u otopinu klorovodične kiseline u kojoj je koncentracija vodikovih iona 1 mol/L. Čisti vodik dovodi se pod tlakom od 100 kPa (ulazi desno kroz staklenu cijev) kojeg spužvasta platina adsorbira do zasićenja.

Prema dogovoru elektrodni potencijal standardne vodikove elektrode je nula, pri svim temperaturama.

E°(2H⁺/H₂) = 0,00 V

Spoji li se standardna vodikova elektroda u članak s bilo kojom drugom elektrodom može se očitavanjem napona na voltmetru odrediti redukcijski potencijal te elektrode.

Ako se redukcijski potencijal određuje pri standardnom tlaku i temperaturi (101,3 kPa i 25°C) tada je to standardni redukcijski elektrodni potencijal (E°).

Elektrokemijski niz elemenata

Mjerenjem napona članka na opisani način određeni su potencijali drugih elektroda.

Na osnovi vrijednosti njihovih standardnih elektrodnih potencijala (E° ) načinjen je elektrokemijski niz elemenata ili Voltin niz.

Potencijal galvanskoga članka (E_čl) jest razlika elektrodnih potencijala između dvaju polučlanaka.

Elektrodni potencijal reakcije redukcije odgovara elektrodnom potencijalu katode, dok elektrodni potencijal reakcije oksidacije odgovara elektrodnom potencijalu anode.

Reakcija u galvanskome članku jest spontana ako je potencijal članka pozitivna vrijednost.

Ukoliko je potencijal članka pozitivna vrijednost, tada je vrijednost elektrodnog potencijala katode uvijek veća od elektrodnog potencijala anode. Samim time, u Voltinom nizu, katoda se nalazi iznad anode.