نگاه کلی
الکترود شاهد ، الکترودی با پتانسیل معلوم میباشد که برای تعیین
پتانسیل سایر
الکترودها مورد استفاده قرار میگیرد. پتانسیل الکترود استاندارد ، اساس تعیین پتانسیل سایر الکترودها میباشد (پتانسیل صفر). برای اینکه الکترودی به عنوان الکترود شاهد استفاده شود. باید دارای شرایطی باشد که به شرح زیر میباشد.
- دارا بودن پتانسیل ثابت و تکرار شدنی.
- پلاریزه نشدن برای چگالیهای جریان کم ، موقعی که جریان از آنها عبور میکند یعنی بطور برگشت پذیر عمل کردن الکترود.
- الکترود باید سطح زیادی داشته باشد و غلظت الکترولیت آن خیلی کم نباشد.
انواع الکترود شاهد
الکترود استاندارد هیدروژن (S.H.E)
الکترود هیدروژن از یک ورقه
پلاتین به سطح تقریبی 1cm
2 تشکیل شده است که بر روی آن با عمل الکترولیز پلاتین قرار دادهاند، تا سطح موثر الکترود زیاد شود. این ورقه در محلول
یون هیدروژن وارد شده و
گاز هیدروژن از راه یک لوله به سطح آن میرسد و محلول اطراف آن را
اشباع میکند. الکترود هیدروژن به صورت زیر معرفی می شود.
(pt , H
2(P)|H
+(m و معادله واکنش الکترودی آن چنین میباشد.
(2H++2e→H2(g
پتانسیل آن به
دما و فعالیت یون هیدروژن در محلول و فشار گاز مربوط میباشد. اگر فعالیت یون هیدروژن برابر با واحد و فشار گاز هیدروژن برابر با یک اتمسفر باشد، الکترود را ، الکترود استاندارد هیدروژن میگویند (S.H.E) و پتانسیل آن را در هر دمایی بطور قراردادی برابر با صفر میگیرند. الکترود هیدروژن بیشترین جریان مبادله را دارد. به همین علت از لحاظ بازگشت پذیری بهترین الکترود میباشد.
الکترود کالومل(Hg2cl2)
کاربرد این الکترودها از دیگر الکترودهای شاهد بیشتر است. الکترود عبارت است از مقداری
جیوه که در تماس با کالومل بوده و آن هم در مجاورت
کلرید پتاسیم قرار دارد. یک مفتول پلاتینی ارتباط جیوه با مدار را برقرار میکند. اگر کالومل به روش الکتریکی تهیه شود، بازگشت پذیری خوبی دارد. پتانسیل
الکترود کالومل نسبت به
اکسیژن حل شده در محلولهای خنثی حساسیتی نشان نمیدهد.
ولی در محیطهای اسیدی حساسیت نشان میدهد. پتانسیل الکترودهای کالومل تابع غلظت محلول کلرید پتاسیم آنها میباشد و درسه نوع الکترود که غلظت الکترولیت آنها 0.1N و 1N و اشباع تهیه میشوند که نوع اشباع بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. البته این الکترود معایبی دارد که شامل پایداری کم ، کمی تکرار پذیری پتانسیل آن نسبت به بقیه انواع الکترودها ، بالابودن ضریب دمایی آن و دیر به تعادل رسیدن پتانسیل آن وقتی که دما بالا میرود.
الکترودهای کالومل را میتوان در بالای 100C و حتی 250C هم برای چند ساعت بکار برد. اما در حدود 70C ناپایداری قابل ملاحظهای نشان میدهند. اگر به
محلول اشباع شده KCl ، یک
پلی الکل اضافه شود، الکترود را میتوان تا 30C- بکار برد و نتایج خوبی بدست آورد.
معادله واکنش الکترودی به صورت زیر است.
Hg2Cl2(5) +2e →2Hg(l) + 2cl
|
پتانسیل الکترودی نسبت به S.H.E | KCl غلظت | Hg2Cl2 کالومل | نام الکترود کالومل
|
| اشباع | اشباع | اشباع
|
| 1 N | اشباع | نرمال
|
| 0.1 N | اشباع | دسی نرمال
|
در جدول فوق t دمای اندازه گیری پتانسیل الکترود میباشد.
الکترودهای نقره-کلریدنقره:
این الکترودها در موقع کارکردن ، جوابهای تکرار شدنی میدهند و مدتها سالم میمانند. تهیه آنها ساده است و
اکسیژن و
نور تاثیری بر پتانسیل آنها ندارد. با توجه به روش تهیه ، رنگ آنها از گلی (تقریباصورتی) تا قهوهای تغییر میکند. رنگ بهترین آنها کمی گلی رنگ میباشد. در دمای بین صفر تا 240 درجه سانتیگراد به خوبی کار میکند. الکترود از یک لوله که دارای صفحهای از شیشه فریتر میباشد، تشکیل شده است. لایهای از
ژل آگار اشباع شده با KCl در روی این دیسک شیشهای قرار داده شده تا از نشت محلول از لوله جلوگیری کند. لایهای از
کلرید پتاسیم جامد بر روی آن قرار داده شده و بقیه لوله با محلول KCl اشباع پر شده است. چند قطره هم از محلول AgNO
3 ، یک فرمال به آن اضافه شده است تا آن را نسبت به AgCl اشباع نماید. یک سیم نقرهای به قطر 1 تا 2 میلیمتر در داخل محلول ارتباط الکتریکی را برقرار میکند.
جدول : الکترودهای نقره _ کلریدنقره
|
پتانسیل الکترود نسبت به S.H.E | نوع الکترود Ag/AgCl
|
| Ag | AgCl(satd) , Cl(1N)
|
( | Ag | AgCl(satd) , Cl(0.1N)
|
| Ag | AgCl(satd) , Cl(3.5N)
|
| Ag | AgCl(satd) , Cl(satd)
|
مباحث مرتبط با عنوان