标准氢电极(SHE)中的铂电极在促进涉及氢气和氢离子的氧化还原反应中起着至关重要的作用。
该电极对于建立参考电位以测量其他电化学系统的电极电位至关重要。
在此,我们将详细介绍铂电极在 SHE 中的功能、构造及其在电化学测量中的意义。
5 个要点解析:铂在 SHE 中的作用和功能
1.铂在 SHE 中的作用
铂是氢气氧化和还原反应的催化剂。
它能促进溶液中氢气(H2)和氢离子(H+)之间的电子转移。
选择铂是因为它的惰性,这意味着它不会与溶液中的氢气或其他成分发生反应,从而确保它不会干扰电极反应。
2.SHE 的构造
SHE 由铂化铂箔或铂板组成,铂箔或铂板与铂丝相连。
这种设置可以进行电子交换。
纯净干燥的氢气以 1 atm 的恒压通过溶液。
氢气被吸附在铂表面,形成氢电极。
玻璃管底部有少量水银,以确保良好的电接触。
3.电极反应
对于氢离子而言,SHE 中的电极反应是可逆的。
该反应可表示为[ 2H^+(aq) + 2e^- \rightleftharpoons H_2(g) ]。
在反应过程中,铂板上的氢气转化为氢离子,释放出电子。
这些电子积聚在铂板上,形成电位差。
4.SHE 的意义
在电化学中,SHE 被用作通用参比电极。
其标准电极电位可任意设置为零,是计算其他电极电位的基础。
通过将 SHE 与另一个电极耦合,可使用电位计测量电池的电位。
由于 SHE 的电位为零,因此测得的电位直接代表另一个电极的电位。
5.优势和挑战
优势
SHE 适用于整个 pH 值范围。
在测量中不会引入任何盐误差。
为电化学测量提供一致可靠的参考。
挑战
难以获得 100% 纯净干燥的氢气。
保持精确的 1 atm 压力和 1 M HCl 浓度具有挑战性。
玻璃结构使其易碎,不便于携带。
6.实际考虑因素
由于设置和维护 SHE 存在实际困难,因此通常将其称为假想电极。
其他标准电极,如 Calomel 电极,因其易于使用和稳定,通常更受青睐。
总之,SHE 中的铂电极在催化氢气氧化还原反应方面起着关键作用,可确保为电化学测量提供稳定一致的参考电位。
尽管在设置和维护方面存在诸多挑战,但 SHE 仍是电化学领域的基本工具。
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