酸化還元電位の熱力学的スケールでは、標準水素電極が電極電位の標準測定値です。標準水素電極とも呼ばれる標準水素電極は、しばしば SHE (NHE) と略されます。
SHE と NHE は同じものではありません。 NHE は 1 N 酸溶液中の白金電極の電位を測定しますが、SHE は理想的な溶液 (すべての温度でゼロ電位の電流標準) 中の白金電極の電位を測定します。
酸化還元半反応における白金電極の電位:
2 H+(aq) + 2 e- → H2(g) at 25 °C を使用して標準を決定します。
白金線または白金板に白金黒を加えて水素電極を作ります。これを試験溶液に浸して電荷を与え、白金黒と水素ガスを加えます。
Phの測定方法はいくつかありますが、水素電極法が標準です。他の方法で得られた値が水素電極法で得られた値と一致する場合にのみ、信頼できると見なされます。しかし、時間と費用がかかるだけでなく、水素ガスを扱う不快感や、試験溶液中の高度に酸化または還元される化合物の影響が大きいため、この方法は日常的な使用には適していません.
建設:
従来の水素電極は 5 つの部分で構成されています:
プラチナ電極 platinized
1 mol/dm3 の水素イオン (H+) 活性を持つ 1 mol/dm3 酸溶液
水素ガスの泡
ガルバニ電池の後半要素を取り付けるためのリザーバー。酸素干渉を防ぐハイドロシール。
混合を防ぐために、塩橋または細いチューブを使用できます。
白金化されたプラチナ電極は、酸化還元プロセスが行われる場所です。電極を酸性溶液に浸すと、水素ガスが電極を通過します。還元型および酸化型の濃度は維持され、水素ガスの圧力は 1 bar (100 kPa) になります。公式濃度に活量係数を掛けた値が、水素イオン活量に等しくなります。
水素電極用のプラチナの選択は、多くの要因に基づいています:
プラチナの不活性 (腐食しない)。
プロトン還元反応を触媒するプラチナの能力。
電位の優れた再現性（よくできた 2 つの水素電極を比較した場合のバイアスは 10V 未満）
プラチナのプロトン還元のための高い固有交換電流密度
総表面積を増やします。プラチナの表面はプラチナ化されています (つまり、プラチナ ブラックとも呼ばれる微粉状のプラチナの層で覆われています)。これにより、反応速度が向上し、可能な限り最新の状態が可能になります。
接触部には水素吸着能力の高い表面材を使用してください。これにより、プロセスの動力学も改善されます。
パラジウムや水素などの他の金属を使用して、同等の機能を持つ電極を作成できます。
標準水素電極の働き:
標準水素電極は、陽極と陰極の両方として機能します。
セル内の従来の水素電極が酸化されると、アノードになります。水素は H+ イオンに変換され、溶液中に放出されます。
H2→2H+ +2e–
セル内の標準水素電極を還元すると陰極になります。溶液中のH+イオンこのプロセス中に水素ガスに変換されます。
2H+ +2e– →H2
H+ イオンに関して、電極は可逆的です。
298K では、標準水素電極の電極電位はゼロです。
電極電位測定:
電極の電位を決定するために、電極を電極の 1 つとして、標準水素電極を 2 番目の電極としてセルをセットアップします。次に、セルの起電力が決定されます。セルの起電力は、セルの酸化電位と還元電位の合計に等しくなります。
従来の水素電極の電極の 1 つは電極電位がゼロであるため、セルの起電力は調査中の電極の電極電位に正確に比例します。または、検討中の水素電極で還元が発生します。この場合、電極電位は酸化電位または還元電位と呼ばれます。
標準水素電極のメリット:
1.幅広い pH 値に適用できます。
2.従来の水素電極の電位はゼロです。その結果、別の電極の電極電位の計算は簡単です。
標準水素電極の欠点:
1.プラチナは高価で、プラチナ処理されたプラチナは取り扱いが難しいです。
2.水素圧と酸濃度を維持するのは難しい.
3.純粋な水素は入手困難です。
結論:
標準水素電極は、理想気体溶液中の白金電極の電位です。詳しく説明すると、理論的な概念の解決策には、すべての温度でのゼロ電位に対する現在の要件が含まれています。新しい塩を生成するために物質から電子を供与または与えるプロセスは、酸化として知られています。
新しい塩を生成するために化学物質から電子を受け取るプロセスは、還元として知られています。
