Potensial elektrode

Potensial elektrode, E, dalam kimia atau elektrokimia, menurut definisi IUPAC,^[1] adalah gaya gerak listrik (GGL, electromotive force atau EMF) dari suatu sel yang dibangun dari dua elektrode:^[2]

• di sisi kiri diagram sel adalah elektrode hidrogen standar (SHE), dan
• di sisi kanan adalah elektrode yang dimaksud.

SHE didefinisikan memiliki potensial 0 V, sehingga potensial sel bertanda dari pengaturan di atas adalah^[3]

E_sel = E_{kiri (SHE)} − E_kanan = 0 V − E_elektrode = E_elektrode.

SHE adalah katode dan elektrode adalah anoda.

Asal dan interpretasi

Potensial elektrode muncul pada antarmuka antara elektrode dan elektrolit karena transfer spesi bermuatan melintasi antarmuka, adsorpsi ion spesifik pada antarmuka, dan adsorpsi/orientasi spesifik molekul polar, termasuk yang ada pada pelarut.

Potensial elektrode adalah potensial listrik pada komponen elektrode. Dalam sel, terdapat potensial elektrode untuk katode dan potensial elektrode untuk anode. Perbedaan antara dua potensial elektrode sama dengan potensial sel:^[3]

E_sel = E_katode − E_anoda.

Potensial elektrode yang diukur dapat berupa yang terdapat pada kesetimbangan pada elektrode kerja ("potensial reversibel"), atau potensial dengan reaksi bersih non-nol pada elektrode kerja tetapi arus bersih nol ("potensial korosi",^[4] "potensial campuran"), atau potensial dengan arus bersih non-nol pada elektrode kerja (seperti dalam korosi Galvani atau voltametri). Potensi reversibel terkadang dapat dikonversi menjadi potensial elektrode standar untuk spesi elektroaktif tertentu dengan mengekstrapolasi nilai terukur ke keadaan standar.

Nilai potensial elektrode di bawah non-kesetimbangan tergantung pada sifat dan komposisi fase kontak, dan pada kinetika reaksi elektrode pada antarmuka (lihat persamaan Butler–Volmer).^[5]

Asumsi operasional untuk penentuan potensial elektrode dengan elektrode hidrogen standar melibatkan elektrode referensi ini dengan ion hidrogen dalam larutan ideal yang memiliki "potensial nol pada semua suhu" ekuivalen dengan entalpi pembentukan standar ion hidrogen juga "nol pada semua suhu".

Pengukuran

Pengukuran umumnya dilakukan menggunakan pengaturan tiga elektrode (lihat gambar):^[6]

1. elektrode kerja,
2. elektrode pembantu,
3. elektrode referensi (elektrode hidrogen standar atau yang sebanding).

Dalam hal arus bersih non-nol pada elektrode, penting untuk meminimalkan penurunan IR ohmik dalam elektrolit, misalnya, dengan menempatkan elektrode referensi di dekat permukaan elektrode kerja, atau dengan menggunakan elektrolit pendukung dengan konduktivitas yang cukup tinggi.^[7] Pengukuran potensial dilakukan dengan terminal positif dari elektrometer yang terhubung ke elektrode kerja dan terminal negatif ke elektrode referensi.

Perbedaan potensial dari sel yang dirakit dari dua elektrode

Potensial sel yang dirakit dari dua elektrode dapat ditentukan dari dua potensial elektrode individu yang digunakan

ΔV_sel = E_red,katode − E_red,anoda

atau, setara dengan,

ΔV_sel = E_red,katode + E_oks,anoda.

Hal ini mengikuti definisi IUPAC mengenai perbedaan potensial listrik dari sel galvanik,^[8] di mana perbedaan potensial listrik sel adalah perbedaan dari potensial elektrode di sebelah kanan dan kiri sel galvanik. Ketika ΔV_sel bernilai positif, maka muatan listrik positif mengalir melalui sel dari elektrode kiri (anoda) ke elektrode kanan (katode).

Lihat pula

• Portal Kimia

• Potensial listrik
• Potensial elektrokimiawi
• Persamaan Nernst
• Perbedaan potensial (tegangan)
• Potensial elektrode standar
• Tabel potensial elektrode standar
• Elektrolisis
• Elektrokimia

Referensi