Elettrodo standard a idrogeno
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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.[1]
La reazione redox che sta alla base di questo elettrodo è:
Applicando l'equazione di Nernst si ottiene:
dove:
- è il potenziale di riduzione della semireazione, misurato nel SI in ;
- è il potenziale di riduzione allo stato standard, misurato nel SI in esso assume per convenzione valore nullo ad ogni temperatura e funge quindi da riferimento, [1][2];
- è la costante dei gas, in unità SI pari a ;
- la temperatura assoluta, misurata nel SI in ;
- la costante di Faraday, pari a ;
- è il numero di elettroni scambiati nella semireazione, pari a 2 nel caso considerato;
- è la concentrazione di quantità di sostanza dello ione idrogeno;
- è la pressione parziale dell'idrogeno gassoso[3].
Se si considera e la relazione precedente può essere riarrangiata, in funzione del pH (), ottenendo:
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.