Aufbau und Funktionsweise der Standardwasserstoffelektrode

Die Standardwasserstoffelektrode ist ein zentrales Element in der Elektrochemie. Sie besteht aus mehreren Komponenten, die zusammen ein präzises Messinstrument für elektrochemische Potentiale bilden.

Definition: Die Standardwasserstoffelektrode ist eine Referenzelektrode, die den Nullpunkt der elektrochemischen Spannungsreihe festlegt.

Der Aufbau der Standardwasserstoffelektrode umfasst folgende Elemente:

1. Eine platinierte Platinelektrode
2. Ein Wasserstoffeinstrom
3. Eine Säurelösung mit einer H+-Konzentration von 1 mol/L
4. Ein Abschluss zur Vermeidung von Störungen durch Sauerstoff
5. Ein Reservoir für die Säurelösung

Highlight: Die Funktionsweise der Standardwasserstoffelektrode basiert auf der Reaktion: 2H+ + 2e- ⇒ H2

Die technische Herausforderung bei der Konstruktion einer Wasserstoffelektrode liegt darin, dass Wasserstoff als Gas weder eine Elektrodenform annehmen noch elektrisch leiten kann. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Hilfselektrode aus Platin verwendet. Diese wird mit Wasserstoffgas umspült, welches an der Platinoberfläche absorbiert wird und eine dünne Schicht von Wasserstoffatomen bildet.

Vocabulary: Platinierung bezeichnet den Prozess, bei dem die Platinelektrode elektrolytisch mit Platinmohr überzogen wird, um ihre Oberfläche zu vergrößern.

Die ablaufenden Reaktionen in der Standardwasserstoffelektrode sind komplex:

1. Die Platinelektrode wird von Wasserstoffgas bei einem Druck von 1013 Pa und einer Temperatur von 298,15 K (25°C) umspült.
2. Das Wasserstoffgas absorbiert teilweise am Platin und bildet ein Gleichgewicht mit den Wasserstoffionen der Säure.
3. Dieses Gleichgewicht legt das elektrochemische Potential fest.

Example: In einer galvanischen Zelle dient die Standardwasserstoffelektrode als Referenzpunkt. Die Zellspannung ergibt sich aus der Differenz der Standardelektrodenpotentiale der beteiligten Halbzellen.

Die Bedeutung der Standardwasserstoffelektrode für galvanische Zellen liegt in ihrer Rolle als Bezugspunkt. Sie ermöglicht die Bestimmung der Zellspannung jeder beliebigen galvanischen Zelle unter Standardbedingungen, da sich die Zellspannung aus der Differenz der Standardelektrodenpotentiale ergibt.