Bir standart hidrojen elektrotta (SHE) , çözeltideki birim aktiflikleri H3O+ iyonlari (yani aH3O+ = 1) ile gaz fazinda 1bar basincindaki H2 molekülleri arasinda (platin gibi) soy bir metal yüzeyinde kurulan bir denge vardir. Denge tepkimesi metal yüzeyinde belirli bir potansiyel olusturur, fakat bu potansiyel keyfi olarak sifir alinir.
E° = 0 volt (V)
Bu yari-hücrenin diyagrami
Pt | H2(g, 1bar) | H+ (a = 1)
Iki ayri dik çizgi, üç fazin oldugunu gösterir. Bu fazlar kati platin, hidrojen gazi ve sulu çözeltideki hidrojen iyonudur. Basit olarak genellikle H3O+ yerine H+ yazariz, birim aktiviteyi (a = 1) yaklasik olarak [H+] = 1 M aliriz ve 1 bar basinci 1 atm ile degistiririz.
Standart elektrot potansiyelinin, E°, elektrotta olusan indirgenme isleminin egilimini ölçtügü, uluslararasi düzeyde, kabul edilmistir. Sulu çözeltide bulunan iyonik türler daima birim etkinlikte (yaklasik 1 M), gazlar ise daima 1 bar (yaklasik 1 atm) basinçta olmalidir. E° degeri ölçülecek madde bir metal degilse, potansiyel, platin gibi soy bir metal elektrot üzerinden ölçülerek bulunur. Indirgenen madde (çizgi) isaretinin sol tarafina, ana indirgenme ürünü ise sag tarafina yazariz.
Cu2+(1 M) + 2 e- → Cu(k) E°Cu2+ / Cu = ?
Yukaridaki yari tepkimenin oldugu bir standart elektrotun E° degerini tayin etmek için, bu yari-hücreyi bir standart elektrotu (SHE) ile karsilastirilir. Bu karsilastirmada SHE daima hücre diyagraminin solundaki elektrot (anot) olarak alinir. Karsilastirilan elektrot ise hücre diyagraminin sagindaki elektrot (katot) dur. Elektronlarin H2 den Cu elektroda ilettigi asagidaki hücrede ölçülen potansiyel farki 0,340 V dur.
Pt | H2(g, 1 atm) | H+(1 M) || Cu2+(1 M) | Cu(k) E°pil = 0,340 V
Anot Katot
Standart hidrojen elektrodu (SHE)
Standart hidrojen elektrodu, 1 M H+(aq) içeren çözeltiye daldirilan bir platin parçasi ile platinin yüzeyinden geçen hidrojen akimindan meydana gelir. Platin tepkimeye girmeyip, H3O(aq)+ nin H2(g) indirgenmesi ve bunun tersi olan yükseltgenme yari-tepkimesi için bir yüzey meydana getirir.
Standart hücre potansiyeli, E°pil iki standart elektrottan olusan bir hücrenin potansiyeli farki veya voltajidir. Bu fark daima asagidaki gibi bulunur.
E°pil = E° (sag) - E° (sol)
(katot) (anot)
Örnegin; E°pil = E°Cu2+ / Cu - E°H+ / H2 = 0,340 V
E°pil = E°Cu2+ / Cu – 0 V = 0,340 V
E°Cu2+ / Cu = 0,340 V
Standart indirgenme yari-tepkimesi için
Cu2+(1 M) + 2 e- → Cu(k) E°Cu2+ / Cu = +0,340 V
Tepkimede diyagrami verilen volta hücresinde olusan toplam tepkimeyi asagidaki gibi yazabiliriz.
H2(g, 1 atm) + Cu2+(1 M) → 2 H+(1 M) + Cu(k) E°pil = 0,340 V
Hücre tepkimesi, Cu2+(1 M) nin H+(1 M) dan daha kolayca indirgendigini belirtir.
Standart hidrojen elektrotunun potansiyeli sifir olarak alinir. Herhangi bir elektrot yari-tepkimesinin indirgenme egilimi, H+(1 M) nin H2(g, 1 atm) e indirgenme egiliminden daha büyükse, bu elektrotun standart indirgenme potansiyeli, E°, pozitif bir deger alir. Herhangi bir elektrot yari-tepkimesinin indirgenme egilimi, H+(1 M) nin H2(g, 1 atm) e indirgenme egiliminden daha küçükse, bu elektrodun standart indirgenme potansiyeli, E°, negatiftir.