标准氢电极

✍ dations ◷ 2025-06-29 20:34:28 #电极,氢技术

标准氢电极(英文:Standard Hydrogen Electrode,旧时用Normal Hydrogen Electrode,简称NHE,现已停用),简称SHE,是构成标准电极电势( E 0 {\displaystyle E^{0}} )基准的工作电极(英语:Working electrode)。在25℃时,它的绝对电位(英语:absolute electrode potential)大约为4.44±0.02V,但为了给所有电极反应的电动势设立一个基准值,在任意温度下氢电极的标准电极电势都定义为零。其他电极的电势都是相对于标准氢电极而确定的。

氢电极的氧化还原半反应式如下:

这个半反应是在镀有铂黑(英语:Platinum black)的处于标准状态(气体压强为1大气压、离子或分子的活度为1mol/L的溶液)的铂电极上发生的,相应的能斯特方程为:

其中:

在电化学发展的早期,研究人员曾使用一般氢电极作为零电位。这种电极的定义是“铂电极浸在浓度为1N的一元强酸中,放出压力约1atm的氢气”。可见它能够实际实现,因而使用很方便。然而,这样的电极-溶液界面并不完全可逆,所以后来零电位的定义有所改变——新的定义是一个氢离子的活度为1mol/L的理想电极-溶液界面(即假设氢离子与其他微粒没有任何相互作用,显然现实中无法实现)。为了便于区分,这个新标准称为“标准氢电极”。

总之,

在选择用于标准氢电极的铂时,应考虑如下几个因素:

其他的金属也能用作电极并起到相似的作用,例如钯(英语:Palladium-hydrogen electrode)。

由于铂电极有极高的吸附性,避免电极与溶液和有机物或是大气中的氧气接触是很重要的。有氧化性的无机物(如Fe3+、CrO42-等)同样也要与电极隔离。

能够沉积在铂电极表面的阳离子(这些离子会造成干扰):银离子、汞离子、铜离子、铅离子、镉离子和铊离子。

其他一些能使催化剂中毒的物质包括:含硫和含砷的物质、胶体、生物碱以及一些生物体中的物质。

氘的电极反应方程式如下:

其电极电势与氢的略有差异(约-0.013V,不同的文献给出的数据各不相同,如也有-0.044V等说法)。

图中装置用于测量某一工作电极的电极电势。其中各数字代表含义如下:

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