Elettrodo standard a idrogeno

Elettrodo standard a idrogeno.

L'elettrodo standard a idrogeno (abbreviato in SHE o HSE, dall'inglese Standard Hydrogen Electrode) è uno storico elettrodo a gas, così schematizzato:

  Pt | H2 (1 atm) | H+ (1 M)

A tale elettrodo sono riferiti i potenziali standard di riduzione di tutte le coppie redox note.

È formato da un cilindro cavo di platino platinato, ossia platino ricoperto da un deposito di platino spugnoso per aumentarne la superficie specifica, immerso in una soluzione 1 M in ioni H⁺ (HCl 1 M) e sul quale viene fatto gorgogliare idrogeno gassoso alla pressione di una atmosfera.

La reazione redox che sta alla base di questo elettrodo è:

$2\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+2\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})$

Applicando l'equazione di Nernst si ottiene:

$E_{{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}/{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}=E_{{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}/{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}^{\circ }+\frac{RT}{nF}\ln \frac{[{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}{]}^2}{p_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}}$

dove:

• $E_{{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}/{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}$ è il potenziale di riduzione della semireazione, misurato nel SI in $\mathrm{V}$;
• $E_{{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}/{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}^{\circ }$ è il potenziale di riduzione allo stato standard, misurato nel SI in $\mathrm{V}$ esso assume per convenzione valore nullo ad ogni temperatura e funge quindi da riferimento, $E_{{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}/{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}^{\circ }=0,0\mathrm{V}$;
• $R$ è la costante dei gas, in unità SI pari a $8,314\mathrm{J}{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}{\mathrm{K}}^{-1}$;
• $T$ la temperatura assoluta, misurata nel SI in $\mathrm{K}$;
• $F$ la costante di Faraday, pari a $96485\mathrm{C}{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}$;
• $n$ è il numero di elettroni scambiati nella semireazione, pari a 2 nel caso considerato;
• $[{\mathrm{H}}^{+}]$ è la concentrazione di quantità di sostanza dello ione idrogeno;
• $p_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}$ è la pressione parziale dell'idrogeno gassoso.

Se si considera $T=298\mathrm{K}$ e $p_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}=1\mathrm{b}\mathrm{a}\mathrm{r}$ la relazione precedente può essere riarrangiata, in funzione del pH ($\mathrm{p}\mathrm{H}=-\log [{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}]$), ottenendo:

$E_{{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}/{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}=-0,059\mathrm{p}\mathrm{H}$

Se la soluzione contenente ioni H⁺ non è quella standard, è possibile utilizzare l'elettrodo per effettuare misure analitiche di pH.

La difficile riproducibilità ha fatto sì che l'HSE sia ormai, nella pratica di laboratorio, soppiantato da elettrodi più evoluti e con migliore sensibilità e riproducibilità.

Bibliografia

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Voci correlate

• Elettrodo di quarta specie
• Elettrodo di riferimento

Collegamenti esterni

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