4. Механізм виникнення електродного потенціалу.

 Електрохі́мія — галузь науки, яка вивчає властивості систем, що містять іонні провідники, та перетворення речовин на межі поділу фаз за участю заряджених часток (іонів, електронів).

Електродний потенціал — різниця електричних потенціалів між електродом та електролітом, в контакті з яким він знаходиться (найчастіше всього між металом і розчином електроліту).

Розглянемо механізм виникнення електродного потенціалу на прикладі мідного електрода, опущеного в розчин CuSO₄. Хімічні потенціали іонів міді в металі і в розчині взагалі неоднакові. Хімічний потенціал іонів міді в металі при даній температурі — величина стала, хімічний потенціал іонів міді в розчині залежить від концентрації розчину. Припустимо, що концентрація розчину така, що хімічний потенціал іонів міді в розчині більший, ніж хімічний потенціал цих іонів в металі. Тоді при зануренні металу в розчин частина іонів Си²⁺ дегідратується і перейде на метал, утворивши на ньому заряд.  Аніони  притягуються до зарядженої поверхні металу, виникає подвійний електричний шар і пов'язана з ним різниця потенціалів, яка змінюється до того часу, поки не настане рівновага.

Якщо концентрація іонів в розчині мала і їх хімічний потенціал в розчині менший, ніж в металі, при зануренні металу в розчин буде спостерігатися зворотний процес. Йони міді переходять з кристалічної решітки металу в розчин, і електрод набуває негативного заряду.

Провідник (метал), занурений у розчин електроліту, називається електродом. Різниця потенціалів (стрибок потенціалу), що виникає на межі поділу електрод — розчин, називається електродним потенціалом.

Величину електродного потенціалу можна розрахувати за рівнянням Нернста:

Для Т=298 К :

Натепер наука не має у своєму розпорядженні методів, які дозволяють вимірювати абсолютне значення електродних потенціалів, можна виміряти тільки різницю потенціалів. Для цього потрібно якийсь потенціал умовно прийняти рівним нулю. Таким потенціалом є нормальній (стандартний) потенціал водневого електрода. Нормальний водневий електрод являє собою платинову пластинку, покриту платиновою черню, занурену в розчин кислотиЮ активність іонів Н⁺ у якому дорівнює 1 моль/л. Через розчин пропускають ретельно очищений воднь під тиском 101325 Па (1 ат.). Поверхня платини покривається шаром газоподібного водню. На межі газоподібний водень — іони гідрогену проходить реакція.

У якості стандартного електрода сьогодні користуються не нормальним водневим, а іншим більш простим у виготовленні. Для виміру електродних потенціалів збирають гальванічний елемент — прилад, у якому енергія хімічної реакції безпосередньо перетворюється в електричну енергію. Він складається з двох електродів. Електрод, потенціал якого визачають, називають електродом визначення. Інший електрод з відомим значенням електродного потенціалу називаютьелектродом порівняння. ЕРС гальванічного елемента дорівнює максимальній різниці електродних потенціалів. При розрахунках ЕРС від потенціалу позитивного електроду віднімають потенціал негативного, томущо ЕРС є величиною позитивною. Значення нормальних (стандартних) потенціалів одержують за умовв що електрод визначення занурений у розчин своєї солі з активність іонів 1 моль/л, а вимірювання проходять при Т = 298 К.