Τι είναι το δυναμικό ηλεκτροδίων;

Δυναμικό ηλεκτροδίου είναι το συνδυασμένο δυναμικό δύο ηλεκτροδίων που υφίστανται αντιδράσεις σε ένα στοιχείο. Τυπικά μετρημένο σε βολτ, μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τις ουσίες από τις οποίες κατασκευάζονται τα ηλεκτρόδια. Το υδρογόνο θεωρείται συχνά το πρότυπο, με δυναμικό μηδέν βολτ, από το οποίο συγκρίνονται οι αντιδράσεις άλλων στοιχείων. Οι ηλεκτροχημικές διεργασίες μπορούν να προβλεφθούν με την κατανόηση του δυναμικού ηλεκτροδίου ενός υλικού, όπως και οι πιθανότητες διάβρωσής του υπό συγκεκριμένες συνθήκες. Ονομάζεται επίσης Ηλεκτροκινητική Δύναμη (EMF), αυτό το δυναμικό μετριέται γενικά χρησιμοποιώντας ένα γαλβανικό στοιχείο, το οποίο αποτελείται από δύο θαλάμους, ο καθένας με ένα ηλεκτρόδιο και συνδέεται με ένα κομμάτι χαρτί που ονομάζεται γέφυρα αλατιού.

Το ηλεκτρικό ρεύμα ενός στοιχείου μετριέται συνήθως με ένα βολτόμετρο. Μπορεί να μην υπάρχει ρεύμα. η διαφορά δυναμικού μεταξύ των ηλεκτροδίων, σε αυτή την περίπτωση, είναι συνήθως η ίδια με το EMF ολόκληρου του κυττάρου. Το EMF μετριέται γενικά σε θερμοκρασία 77°F (περίπου 25°C) και τυπική ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας. Τέτοιες συνθήκες χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του τυπικού δυναμικού ηλεκτροδίου σε μια διαμόρφωση δύο μισών κυψελών. Ένα ηλεκτρόδιο υδρογόνου βρίσκεται συνήθως στη μία πλευρά αυτής της διάταξης, ενώ το δυναμικό του ενός στην άλλη πλευρά συνήθως προσδιορίζεται με πείραμα.

Μόλις προκύψει αυτή η τυπική τιμή, τότε μπορεί να προβλεφθεί πώς θα αντιδράσει μια ουσία. Συνήθως, όσο υψηλότερη είναι η αρνητική τιμή του δυναμικού, τόσο πιο πιθανό είναι το στοιχείο να διαλυθεί σε ένα διάλυμα. Καμία αντίδραση δεν παρατηρείται συχνά σε μη αντιδραστικά μέταλλα. Αυτά συνήθως τοποθετούνται στο κάτω μέρος ενός τυπικού πίνακα δυναμικού ηλεκτροδίου, ο οποίος προσδιορίζει το EMF διαφορετικών τύπων στοιχείων. Τα στοιχεία είναι γενικά διατεταγμένα με την τάση τους να αντιδρούν, επομένως τα θετικά φορτισμένα είναι υψηλότερα επειδή αντιδρούν πιο συχνά από τις αρνητικά φορτισμένες ουσίες.

Οι τυπικές συνθήκες δεν είναι πάντα διαθέσιμες, επομένως ένας υπολογισμός που ονομάζεται εξίσωση Nernst μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του δυναμικού του ηλεκτροδίου. Υπολογίζει τη θερμοκρασία, μια σταθερά αερίου, πόσα σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια μεταφέρονται και τη συγκέντρωση ιόντων. Ενώ το υδρογόνο είναι η τυπική αναφορά, τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται συχνά για τα ηλεκτρόδια περιλαμβάνουν ψευδάργυρο και χαλκό, σίδηρο, αλουμίνιο ή ασβέστιο.

Το δυναμικό ηλεκτροδίου καθενός από αυτά τα στοιχεία χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της τάσης ενός γαλβανικού στοιχείου. Ένας ξεχωριστός υπολογισμός των ατομικών ημι-αντιδράσεων χρησιμοποιείται μερικές φορές για να εξαχθεί και το EMF. Η διαδικασία προσδιορισμού του δυναμικού των ηλεκτροδίων μπορεί επομένως να απαιτεί κατανόηση των επιστημονικών αρχών καθώς και των μαθηματικών.