01背景介绍

在电化学基础内容回顾(2)中,总结了参比电极校正的相关内容,参比电极的使用使得不同电化学体系之间的比较有了意义。电化学基础内容回顾 2——参比电极的校正

氢标电极作为一切参比电极的零点,其在文献中的使用有三种表现形式,分别为NHE,RHE和SHE,特此分享。

02一个理想的参比电极应该的样子

一个理想的参比电极最核心的一点是理想非极化电极,即在电流变化时其电极电势依然能迅速恢复稳定。因此,其应该具备以下性质:

  • 电极表面电极反应应满足可逆反应,电解液中的某物质需要服从能斯特方程;(非极化电极的特征)

  • 电极电位随时间变化小;(非极化电极的特征)

  • 电极中流入微小电流时,电极电势能迅速恢复原状,不出现滞后现象;(非极化电极的特征)

  • 电极应当是固相的,不溶于电解液的;(考虑到了参比电极应用场景的复杂性,比如非水溶液,甚至固相电解质中参比电极的使用及标定)

  • 电极电势随温度的变化趋势也应当是固定的。

在这之中,氢电极的电极反应最简单,且几乎具备了上述所有条件,因此经常被用作基准。

03关于NHE,RHE和SHE

所谓NHE,全称为Normal Hydrogen Electrode,即一般氢电极。它是早期常被使用的概念。一般氢电极指的是:铂黑电极浸在浓度为1当量浓度*(Normal Concentration, N)的一元强酸中并放出压力约一个标准大气压的氢气

此时,根据能斯特方程:

E=E0+RT/F lnaH+/aH2

需要满足aH+=1, aH2=1. 因此,电解液中的氢气一定要饱和,同时要使用强酸作为电解质。当使用强酸做电解质,pH=0时,此时的氢电极称之为SHE。即标准氢电极。铂电极在氢离子活度为1 M的理想溶液中,并与100 kPa压力下的氢气平衡共存时所构成的电极。

根据能斯特方程,

E=0(常温常压条件下)

图一 一般氢电极示意图

而参比氢电极是应用更广泛的,更实际的一种电极表示。其全称是relative hyedrogen electrode. 指的是具有与所测定溶液pH相同pH电解液的氢电极。使用该表示的好处就是,作用电极室与参比电极室会使用同一种电解液,因此不需要考虑液间电势差,实验处理比较方便。

正因为其对pH没有要求,所以根据能斯特方程,RHE的电极电势应当为:

E=-0.0591pH (常温常压条件下)

举报/反馈

逸辰带你看最新科学

164获赞 110粉丝
带你看科学进展,共同领略科技进步的魅力
关注
0
0
收藏
分享