Elektroda drugiego rodzaju

Elektroda drugiego rodzaju – definicja i znaczenie

Elektroda drugiego rodzaju to kluczowy element w dziedzinie chemii analitycznej, szczególnie w kontekście pomiarów potencjału elektrycznego. Jest to rodzaj elektrody odwracalnej, która charakteryzuje się obecnością dwóch granic faz. Na tych granicach zachodzą szybkie reakcje odwracalne, co sprawia, że elektrody te są niezwykle przydatne w różnych zastosowaniach laboratoryjnych. Warto zaznaczyć, że stałość potencjału elektrod drugiego rodzaju czyni je idealnym wyborem jako elektrod odniesienia w potencjometrii.

Budowa elektrod drugiego rodzaju

Elektroda drugiego rodzaju składa się z dwóch głównych komponentów. Pierwszym z nich jest metal, który pokryty jest warstwą jego trudno rozpuszczalnej soli. Drugim elementem jest roztwór soli dobrze rozpuszczalnej, która zawiera ten sam anion co sól trudno rozpuszczalna. Taka konstrukcja pozwala na zachowanie stałej wartości iloczynu rozpuszczalności, co wpływa na stabilność potencjału elektrody. Potencjał tej elektrody zależy przede wszystkim od stężenia anionów obecnych w roztworze.

Mechanizm działania

W mechanizmie działania elektrod drugiego rodzaju kluczowe jest zrozumienie reakcji zachodzących na granicach faz. Na pierwszej granicy międzyfazowej mamy do czynienia z reakcją utlenienia metalu do jego kationu, co można zapisać jako:

M⁰ ⇄ M^z+ + z e^–

Na drugiej granicy zachodzi reakcja tworzenia i dysocjacji soli trudno rozpuszczalnej. Kationy metalu biorą udział w tej reakcji, co prowadzi do następującej reakcji:

M^z+ + z X^– ⇄ MX_z

Obie te reakcje składają się na kompleksową reakcję potencjałotwórczą, której całkowita forma może być zapisana jako:

M⁰ + z X^– ⇄ MX_z + z e^–

Potencjał elektrody i równanie Nernsta

Potencjał elektryczny elektrody drugiego rodzaju można opisać równaniem Nernsta. Ma ono postać:

E = E₀ – (RT/F) ln a_X^–

gdzie E₀ to standardowy potencjał elektrody, R to stała gazowa, T to temperatura w kelwinach, a F to liczba Faradaya. A także a_X^– oznacza aktywność anionu w roztworze. Z tego równania wynika, że potencjał elektrody jest bezpośrednio związany z aktywnością anionów soli trudno rozpuszczalnej oraz kationów metalu.

Związek między aktywnością a stężeniem

Aktywność anionów soli trudno rozpuszczalnej jest powiązana z aktywnością jonów metalu poprzez iloczyn rozpuszczalności. Można to zapisać jako:

Ir = aMz+.aX–z

Dzięki temu możemy określić stężenie kationu M^z+, które jest ściśle powiązane ze stężeniem anionu X^–. To pozwala na precyzyjne monitorowanie zmian stężenia w roztworach oraz ich wpływu na wartość potencjału elektrody.

Zastosowanie elektrod drugiego rodzaju

Elektrody drugiego rodzaju znalazły szerok

Artykuł sporządzony na podstawie: Wikipedia (PL).