14.6: Potenciales de electrodo estándar
- Page ID
- 77792
En la sección 14.5 se explicó cómo, al medir el potencial de celda de equilibrio de una celda galvánica a diferentes molalidades electrolíticas, podemos evaluar el potencial celular estándar\(\Eeq\st\) de la reacción celular. No es necesario llevar a cabo este procedimiento experimental implicado para cada reacción celular individual de interés. En cambio, podemos calcular\(\Eeq\st\) a partir de potenciales de electrodos estándar.
Por convención, los potenciales de electrodo estándar utilizan un electrodo de hidrógeno estándar como electrodo de referencia. Un electrodo de hidrógeno estándar es un electrodo de hidrógeno, tal como el electrodo que se muestra a la izquierda en la figura 14.1, en el que las especies H\(_2\) (g) y H\(^+\) (aq) están en sus estados estándar. Dado que estos son estados estándar hipotéticos de gas y soluto, el electrodo de hidrógeno estándar es un electrodo hipotético, no uno que realmente podamos construir en el laboratorio.
Un potencial de electrodo estándar\(E\st\) se define como el potencial de celda estándar de una celda con un electrodo de hidrógeno a la izquierda y el electrodo de interés a la derecha. Por ejemplo, la celda en la Fig. 14.1 con diagrama de celdas\ begin {ecuation*}\ ce {Pt}\ jn\ ce {H2}\ tx {(g)}\ jn\ ce {HCl}\ tx {(aq)}\ jn\ ce {AgCl}\ tx {(s)}\ jn\ ce {Ag}\ end {equation*} tiene un electrodo de hidrógeno a la izquierda y un electrodo de plata-plata electrodo de cloruro a la derecha. El potencial de electrodo estándar del electrodo de plata-cloruro de plata, por lo tanto, es igual al potencial de celda estándar de esta celda.
Dado que una celda con electrodos de hidrógeno tanto a la izquierda como a la derecha tiene un potencial de celda estándar de cero, el potencial de electrodo estándar del electrodo de hidrógeno es cero a todas las temperaturas. El potencial de electrodo estándar de cualquier otro electrodo es distinto de cero y es una función solo de la temperatura.
Considere las siguientes tres celdas construidas a partir de varias combinaciones de tres electrodos diferentes: un electrodo de hidrógeno y dos electrodos denotados L y R.
- Deseamos calcular el potencial celular estándar\(\Eeq\st\) de la celda 1 a partir de los potenciales de electrodo estándar\(E\subs{L}\st\) y\(E\subs{R}\st\).
Si escribimos las reacciones celulares de las células 1 y 2 usando el mismo valor del número de electrones\(z\) para ambas, encontramos que su suma es la reacción celular para la celda 3 con el mismo valor de\(z\). Llame a estas reacciones 1, 2 y 3, respectivamente:\ begin {ecuación}\ tx {(reacción 1)} +\ tx {(reacción 2)} =\ tx {(reacción 3)}\ tag {14.6.1}\ end {ecuación}
La ecuación 14.6.3 es una relación general aplicable a cualquier celda galvánica. Debe ser evidente que podemos usar la relación para calcular el potencial de electrodo estándar de un electrodo a partir del potencial de electrodo estándar de un electrodo diferente y el potencial de celda estándar de una celda que contiene ambos electrodos. Ninguno de los dos electrodos tiene que ser un electrodo de hidrógeno, con lo cual es difícil trabajar experimentalmente.
El uso de la ecuación 14.6.3 para calcular potenciales de celda estándar a partir de potenciales de electrodos estándar ahorra mucho trabajo experimental. Por ejemplo, la medición de\(\Eeq\st\) para diez celdas diferentes, solo una de las cuales necesita incluir un electrodo de hidrógeno, proporciona valores de\(E\st\) para diez electrodos distintos\(E\st{=}0\) del electrodo de hidrógeno. A partir de estos diez valores de\(E\st\), se\(\Eeq\st\) pueden calcular valores de para otras 35 celdas sin electrodos de hidrógeno.