referans elektrot
Doymuş kalomel elektrot (SCE), bir bir referans elektrotu element arasındaki reaksiyona göre cıva ve cıva (I) 'e klorür . Gümüş klorür elektrodunun yerini büyük ölçüde almıştır , ancak kalomel elektrotun daha sağlam olduğu bilinmektedir . Cıva ve cıva (I) 'klorür ile temas halinde bulunan sulu faz, (Hg 2 Cl 2 , " kalomel ") içindeki bir doymuş bir solüsyon olmasıdır potasyum suda klorür. Elektrot normal olarak gözenekli bir cam hamuruyla diğer elektrotun daldırıldığı çözeltiye bağlanır . Bu gözenekli cam hamuru bir tuz köprüsüdür .
Olarak hücre gösterimde elektrot olarak yazılır:
Cl
-
(
4
M
)
|
Hg
2
Cl
2
(
s
)
|
Hg
(
l
)
|
Pt
{\ displaystyle {\ ce {{Cl ^ {-}} (4M) | {Hg2Cl2 (s)} | {Hg (l)} | Pt}}}
Elektroliz teorisi Çözünürlük ürünü Elektrot, redoks reaksiyonlarına dayanmaktadır
Hg
2
2
+
+
2
e
-
↽
-
-
⇀
2
Hg
(
l
)
,
ile
E
Hg
2
2
+
/
Hg
0
=
+
0.80
V
{\ displaystyle {\ ce {Hg2 ^ 2 + + 2e ^ - <=> 2Hg (l)}}, \ qquad {\ ce {with}} \ quad E _ {{\ ce {Hg2 ^ 2 + / Hg}} } ^ {0} = + 0.80 \ {\ ce {V}}}
Hg
2
Cl
2
+
2
e
-
↽
-
-
⇀
2
Hg
(
l
)
+
2
Cl
-
,
ile
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
,
Cl
-
0
=
+
0.27
V
{\ displaystyle {\ ce {Hg2Cl2 + 2e ^ - <=> 2Hg (l) + 2Cl ^ -}}, \ qquad {\ ce {with}} \ quad E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg, Cl-} }} ^ {0} = + 0.27 \ {\ ce {V}}}
Yarı reaksiyonlar aşağıdaki reaksiyonla dengelenebilir
Hg
2
2
+
+
2
Cl
-
+
2
Hg
(
l
)
↽
-
-
⇀
Hg
2
Cl
2
(
s
)
+
2
Hg
(
l
)
,
ile
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
2
2
+
,
Cl
-
0
=
+
0.53
V
{\ displaystyle {\ ce {Hg2 ^ 2 + + 2Cl ^ - + 2Hg (l) <=> Hg2Cl2 (s) + 2Hg (l)}}, \ qquad {\ ce {with}} \ quad E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} = + 0.53 \ {\ ce {V}}}
Çözünürlük ürününün denge sabiti ile çökeltme reaksiyonu basitleştirilebilir .
Hg
2
2
+
+
2
Cl
-
↽
-
-
⇀
Hg
2
Cl
2
(
s
)
,
K
s
p
=
a
Hg
2
2
+
a
Cl
-
2
=
[
Hg
2
2
+
]
⋅
[
Cl
-
]
2
{\ displaystyle {\ ce {Hg2 ^ 2 + + 2Cl ^ - <=> Hg2Cl2 (s)}}, \ qquad K_ {sp} = a _ {{\ ce {Hg2 ^ 2 +}}} a _ {{\ ce {Cl -}}} ^ {2} = [{\ ce {Hg2 ^ 2 +}}] \ cdot [{\ ce {Cl -}}] ^ {2}}
Nernst denklemleri bu yarım reaksiyonlar içindir:
{
E
1
2
katot
=
E
Hg
2
2
+
/
Hg
0
-
R
T
2
F
ln
1
a
Hg
2
2
+
içinde
E
Hg
2
2
+
/
Hg
0
=
+
0.80
V
.
E
1
2
anot
=
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
,
Cl
-
0
-
R
T
2
F
ln
a
Cl
-
2
içinde
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
,
Cl
-
0
=
+
0.27
V
.
{\ displaystyle {\ begin {case} E _ {{\ frac {1} {2}} {\ ce {cathode}}} & = E _ {{\ ce {Hg_2 ^ 2 + / Hg}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln {\ frac {1} {a _ {{\ ce {Hg2 ^ 2 +}}}}} \ qquad & {\ text {içinde}} \ quad E_ { {\ ce {Hg2 ^ 2 + / Hg}}} ^ {0} = + 0.80 \ {\ ce {V}}. \\ E _ {{\ frac {1} {2}} {\ ce {anot}} } & = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln a _ {{\ ce {Cl -}}} ^ {2} \ qquad & {\ text {içinde}} \ quad E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg, Cl -}}} ^ {0} = + 0.27 \ {\ ce {V}}. \\\ end {case }}}
Nernst denklemi dengeli reaksiyonu için:
E
hücre
=
E
1
2
katot
-
E
1
2
anot
=
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
2
2
+
,
Cl
-
0
-
R
T
2
F
ln
1
[
Hg
2
2
+
]
⋅
[
Cl
-
]
2
=
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
2
2
+
,
Cl
-
0
-
R
T
2
F
ln
1
K
s
p
içinde
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
2
2
+
,
Cl
-
0
=
+
0.53
V
{\ displaystyle {\ begin {align} E _ {{\ ce {hücre}}} & = E _ {{\ frac {1} {2}} {\ ce {katot}}} - E _ {{\ frac {1} {2}} {\ ce {anot}}} \\ & = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln {\ frac {1} {{\ ce {[Hg2 ^ 2 +]}} \ cdot {\ ce {[Cl ^ -]}} ^ {2}}} \\ & = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln {\ frac {1} {K_ {sp}}} \ qquad {\ text {içinde} } \ quad E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} = + 0.53 \ {\ ce {V}} \ end {hizalı}}}
burada D 0 olan standart elektrot potansiyeli reaksiyon için bir Hg olan aktivite cıva katyonu (1 Molar 1 bir sıvı için aktivite).
Dengede,
Δ
G
=
-
n
F
E
=
0
J
/
m
Ö
l
{\ displaystyle \ Delta G = -nFE = 0 \ mathrm {J / mol}}
E
hücre
=
0
V
{\ displaystyle E _ {\ text {hücre}} = 0 \ \ mathrm {V}}
Bu eşitlik, çözünürlük ürününü bulmamızı sağlar.
E
hücre
=
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
2
2
+
,
Cl
-
0
-
R
T
2
F
ln
1
[
Hg
2
2
+
]
⋅
[
Cl
-
]
2
=
+
0.53
+
R
T
2
F
ln
K
s
p
=
0
V
{\ displaystyle E _ {\ text {hücre}} = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln {\ frac {1} {{\ ce {[Hg2 ^ 2 +]}} \ cdot {\ ce {[Cl ^ -]}} ^ {2}}} = + 0,53 + {\ frac {RT} {2F}} \ ln {K_ {sp}} = 0 \ {\ ce {V}}}
ln
K
s
p
=
-
0.53
⋅
2
F
R
T
K
s
p
=
e
-
0.53
⋅
2
F
R
T
=
[
Hg
2
2
+
]
⋅
[
Cl
-
]
2
=
1.184
×
10
-
18
{\ displaystyle {\ begin {align} \ ln {K_ {sp}} & = - 0.53 \ cdot {\ frac {2F} {RT}} \\ K_ {sp} & = e ^ {- 0.53 \ cdot {\ frac {2F} {RT}}} \\ & = [{\ ce {Hg2 ^ 2 +}}] \ cdot [{\ ce {Cl -}}] ^ {2} = 1.184 \ times 10 ^ {- 18 } \ end {hizalı}}}
Yüksek klorür iyonu konsantrasyonu nedeniyle cıva iyonlarının ( ) konsantrasyonu düşüktür. Bu , kullanıcılar için cıva zehirlenmesi riskini ve diğer cıva sorunlarını azaltır .
[
Hg
2
2
+
]
{\ displaystyle {\ ce {[Hg2 ^ 2 +]}}}
SCE potansiyeli
Hg
2
Cl
2
+
2
e
-
↽
-
-
⇀
2
Hg
(
l
)
+
2
Cl
-
,
ile
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
,
Cl
-
0
=
+
0.27
V
{\ displaystyle {\ ce {Hg2Cl2 + 2e- <=> 2Hg (l) + 2Cl ^ -}}, \ qquad {\ ce {with}} \ quad E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg, Cl-}} } ^ {0} = + 0.27 \ {\ ce {V}}}
E
1
2
SCE
=
E
Hg
2
Cl
2
/
Hg
,
Cl
-
0
-
R
T
2
F
ln
a
Cl
-
2
=
+
0.27
-
R
T
F
ln
[
Cl
-
]
.
{\ displaystyle {\ begin {align} E _ {{\ frac {1} {2}} {\ ce {SCE}}} & = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln a _ {{\ ce {Cl -}}} ^ {2} \\ & = + 0.27 - {\ frac {RT} {F}} \ ln [{\ ce {Cl -}}]. \ end {hizalı}}}
Bu denklemdeki tek değişken, klorür anyonunun aktivitesidir (veya konsantrasyonudur). Ancak iç çözelti potasyum klorür ile doyurulduğundan, bu aktivite potasyum klorürün çözünürlüğü ile sabitlenir:
342 g / L / 74,5513 g / mol . Bu, SCE'ye bir genel 0,248 V potansiyelini veren SHE 20 ° C'de ve genel 0,244 V SHE klorid çözeltisi daha az doymuş uzun olduğunda biraz daha yüksek, 25 ° C 'de, ancak. Örneğin, bir 3.5 M KCI, elektrolit çözeltisi bir artış referans genel 0,250 V potansiyeline sahiptir SHE 1 M çözelti aynı sıcaklıkta bir 0,283 V potansiyeline sahip ise 25 ° C sıcaklıkta ° C sıcaklığa getirilmiştir.
Uygulama SCE, pH ölçümü, döngüsel voltametri ve genel sulu elektrokimyada kullanılır .
Bu elektrot ve gümüş / gümüş klorür referans elektrotu aynı şekilde çalışır. Her iki elektrotta da metal iyonunun aktivitesi, metal tuzunun çözünürlüğü ile sabitlenir.
Kalomel elektrot Ag / AgCİ elektrotta kullanılan gümüş metali çok daha fazla sağlık sorunlarını teşkil civa ihtiva eder.
Ayrıca bakınız Referanslar
<img src="https://en.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">
![{\ displaystyle {\ ce {Hg2 ^ 2 + + 2Cl ^ - <=> Hg2Cl2 (s)}}, \ qquad K_ {sp} = a _ {{\ ce {Hg2 ^ 2 +}}} a _ {{\ ce {Cl -}}} ^ {2} = [{\ ce {Hg2 ^ 2 +}}] \ cdot [{\ ce {Cl -}}] ^ {2}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4b28238442853c3c090271c8eea80ab866c4e9b4)
![{\ displaystyle {\ begin {align} E _ {{\ ce {hücre}}} & = E _ {{\ frac {1} {2}} {\ ce {katot}}} - E _ {{\ frac {1} {2}} {\ ce {anot}}} \\ & = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln {\ frac {1} {{\ ce {[Hg2 ^ 2 +]}} \ cdot {\ ce {[Cl ^ -]}} ^ {2}}} \\ & = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln {\ frac {1} {K_ {sp}}} \ qquad {\ text {içinde} } \ quad E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} = + 0.53 \ {\ ce {V}} \ end {hizalı}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d4a4f8dbd24a033aee568fc8a3ab5370e8f3cbc1)
![{\ displaystyle E _ {\ text {hücre}} = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg2 ^ 2 +, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln {\ frac {1} {{\ ce {[Hg2 ^ 2 +]}} \ cdot {\ ce {[Cl ^ -]}} ^ {2}}} = + 0,53 + {\ frac {RT} {2F}} \ ln {K_ {sp}} = 0 \ {\ ce {V}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bebe1c8e9f8b23c3dd7825182e7963a4412498d2)
![{\ displaystyle {\ begin {align} \ ln {K_ {sp}} & = - 0.53 \ cdot {\ frac {2F} {RT}} \\ K_ {sp} & = e ^ {- 0.53 \ cdot {\ frac {2F} {RT}}} \\ & = [{\ ce {Hg2 ^ 2 +}}] \ cdot [{\ ce {Cl -}}] ^ {2} = 1.184 \ times 10 ^ {- 18 } \ end {hizalı}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ea60e5aad090cbfda0da54ca12641cefe43286d9)
![{\ displaystyle {\ ce {[Hg2 ^ 2 +]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5f9cbd429afd369c10108e7f82ff4493a2a9f010)
![{\ displaystyle {\ begin {align} E _ {{\ frac {1} {2}} {\ ce {SCE}}} & = E _ {{\ ce {Hg2Cl2 / Hg, Cl -}}} ^ {0} - {\ frac {RT} {2F}} \ ln a _ {{\ ce {Cl -}}} ^ {2} \\ & = + 0.27 - {\ frac {RT} {F}} \ ln [{\ ce {Cl -}}]. \ end {hizalı}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0deec05db0778c9b24c242c15ffee3031d8ed2ae)