Bei elektrochemischen Experimenten ist die Referenzelektrode von entscheidender Bedeutung. Sie liefert ein stabiles und bekanntes Potenzial, gegen das das Potenzial anderer Elektroden gemessen werden kann. Die am häufigsten verwendete Referenzelektrode ist die Standard-Wasserstoffelektrode (SHE). Es gibt jedoch auch mehrere andere Typen für spezielle Anwendungen.
4 Haupttypen von Referenzelektroden und ihre Rolle in elektrochemischen Experimenten
Definition der Referenzelektrode
Eine Referenzelektrode ist eine Elektrode, deren Potenzial willkürlich festgelegt oder bei einer bestimmten konstanten Temperatur genau bekannt ist. Sie dient als stabiler Bezugspunkt für die Messung des Potenzials anderer Elektroden.
Bedeutung und Verwendung von Referenzelektroden
In elektrochemischen Zellen wird eine Referenzelektrode in Verbindung mit einer Arbeitselektrode verwendet, um die elektromotorische Kraft (EMK) der Zelle zu messen. Wenn die EMK und das Potenzial der Referenzelektrode bekannt sind, kann das Potenzial der Arbeitselektrode genau bestimmt werden.
Gängige Arten von Referenzelektroden
Standard-Wasserstoffelektrode (SHE): Definiert als eine Elektrode, bei der reines und trockenes Wasserstoffgas bei 1 Atmosphärendruck und 298 K auf einer platinierten Platinfolie durch eine Lösung mit H+-Ionen mit Einheitsaktivität geblasen wird.
Gesättigte Kalomelelektrode (SCE): Eine weitere häufig verwendete Referenzelektrode, die für ihre Stabilität und einfache Herstellung bekannt ist.
Silber/Silberchlorid-Elektrode: Wird häufig in wässrigen Lösungen verwendet und ist für ihre Zuverlässigkeit und geringen Kosten bekannt.
Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode: Wird in bestimmten Umgebungen verwendet, insbesondere bei Boden- und Wasseruntersuchungen.
Merkmale einer guten Referenzelektrode
Eine gute Referenzelektrode sollte während des Tests ein konstantes Potenzial aufrechterhalten, wobei wenig bis kein Strom durch sie fließt. Sie sollte außerdem "gut gepolt" sein, d. h. selbst wenn ein gewisser Strom fließt, wird das Potenzial dadurch nicht wesentlich beeinflusst.
Versuchsaufbau mit Referenzelektrode
In einem typischen elektrochemischen Aufbau wird die Referenzelektrode zusammen mit einer Arbeitselektrode und einer Hilfselektrode verwendet, um den Zellkreislauf zu vervollständigen. Das Potenzial der Arbeitselektrode wird relativ zur Referenzelektrode gemessen.
Klassifizierung von Referenzelektroden
Referenzelektroden lassen sich aufgrund ihres Aufbaus und des Mediums, in dem sie verwendet werden, in verschiedene Typen einteilen, z. B. wässrige, Kalomel-, nichtwässrige und speziell angefertigte Elektroden.
Das Verständnis der Rolle und der Arten von Referenzelektroden ist für jeden, der sich mit elektrochemischen Experimenten befasst, unerlässlich. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen hängen in hohem Maße von der Wahl und der richtigen Verwendung der Referenzelektrode ab.
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