Mostra la font per a Elèctrode estàndard d'hidrogen

Un '''elèctrode estàndard d'hidrogen''' o '''elèctrode normal d'hidrogen''' és un [[elèctrode]] [[redox]] que forma la base de la [[taula de potencials estàndards de reducció]]. El seu potencial absolut s'estima en 4.44 ± 0,02-25 °C, però per realitzar una base de comparació amb qualsevol altra reacció electrolítica, el potencial electrolític de l'[[hidrogen]] (''L''<sup>0</sup>) es fixa com a 0 en totes les temperatures.<ref>[http://goldbook.iupac.org/S05917.html Llibre d'or IUPAC]</ref>

Els potencials de qualsevol altre elèctrode es compara amb l'estàndard a la mateixa temperatura.

L'elèctrode d'hidrogen es basa en la semicel·la redox:

: 2H <sup>+</sup> (aq)+2e <sup> - </sup> → H <sub> 2 </sub> (g)

Aquesta reacció d'oxidació-reducció ocorre en un elèctrode de [[platí]].

L'elèctrode és submergit en una solució àcida i es bombeja hidrogen gasós a través d'ell. La concentració de formes oxidades i reduïdes es manté com una unitat. Això implica que la pressió d'hidrogen gasós és igual a 1 [[Bar (unitat de pressió)|bar]] i la concentració d'hidrogen en la solució és 1 [[mol]].

L'[[equació de Nernst]] es desenvolupa així:

: <math> E ={RT\over F}\ln{a_{H^+}\over (p_{H_2}/p^0)^{1/2}}</math>
o
: <math> E =-{2.303RT\over F}pH -{RT\over 2F}\ln{p_{H_2}/p^0} </math>
on:
* ''a '' <sub> H+</sub> és l'activitat dels ions d'hidrogen, ''a'' <sub>H<sup>+</sup> </sub> = f <sub> H <sup>+</sup> </sub> C <sub> H <sup>+</sup> </sub>/C <sup> 0 </sup>
* ''p'' <sub> H <sub> 2 </sub> </sub> és la pressió parcial de l'[[hidrogen]] gasós, en [[pascal (unitat)|pascals]], Pa
* ''N'' és la [[constant universal dels gasos ideals]]
* ''T'' és la temperatura, en [[kelvin|kèlvins]].
* ''F'' és la [[constant de Faraday]] (càrrega per mol d'electrons), igual a 9.6485309 * 10 <sup> 4 </sup> C mol <sup> -1 </sup>
* ''p'' <sup>0</sup> és la pressió estàndard 10 <sup> 5 </sup> a Pa

== Per què platí? ==
L'ús de platí per a l'elèctrode d'hidrogen es deu a diversos factors:
* Material inert, que no es corroeix.
* Capacitat per catalitzar la reacció de reducció de protons.
* Alt intercanvi intrínsec de densitat per a la reducció de protons.
* Excel·lent reproducció del potencial (igual o menor que 10 μV) quan dos elèctrodes ben construïts es comparen amb altres.<ref name="Sawyer"> DT Sawyer, A. Sobkowiak, JL Roberts, Jr, "Electrochemistry for Chemists, 2nd edition ", John Wiley and Sons, Inc, 1995.</ref>

La superfície del platí es ''platinitza'', és a dir, es cobreix amb una capa de [[negre de platí]] per la qual cosa cal:
* Utilitzar un elèctrode amb gran superfície real. Com més gran és la superfície real, més gran és la cinètica de l'elèctrode.
* Utilitzar un material que pugui absorbir hidrogen com a interfase. La platinització millora el rendiment de l'elèctrode.

No obstant això, altres metalls poden utilitzar per construir elèctrodes d'utilitat similar, per exemple [[Pal·ladi (element)|pal·ladi]].

{|Class = "wikitable sortable"
|+ Comparació de la densitat d'intercanvi normal per la reacció de reducció de protons en 1 mol/kg H ₂ SO ₄<ref name="Sawyer"/>
|-
! Material de l'elèctrode !! Densitat de <br/> intercanvi <br/> normal <br/>-log <sub>10</sub> (A/cm²)
|-
|[[Pal·ladi (element)|Pal·ladi]]||align = right|3.0
|-
|[[Platí]]||align = right|3/1
|-
|[[Rodi]]||align = right|3.6
|-
|[[Iridi]]||align = right|3/7
|-
|[[Níquel]]||align = right|5/2
|-
|[[Or]]||align = right|5/4
|-
|[[Tungstè]]||align = right|5/9
|-
|[[Niobi]]||align = right|6/8
|-
|[[Titani]]||align = right|8/2
|-
|[[Cadmi]]||align = right|10/8
|-
|[[Manganès]]||align = right|10/9
|-
|[[Plom]]||align = right|12.0
|-
|[[Mercuri (element)|Mercuri]]||align = right|12/3
|}

== Interferència ==
A causa de l'alta activitat d'absorció de l'elèctrode platinitzat és molt important protegir la superfície del mateix i la solució contra la presència de substàncies orgàniques o d'[[oxigen]] de l'atmosfera. Els ions inorgànics que poden reduir a un estat de valència més baixa també han de ser evitats (per exemple Fe <sup> 3+</sup>, CrO <sub> 4 </sub> <sup> 2 - </sup>).

Els cations que poden reduir un dipòsit sobre el platí també poden ser font d'interferència: [[Plata|argent]], mercuri, [[coure]], plom, cadmi i [[tali]].

Les substàncies que poden desactivar la catàlisi inclouen a l'[[arsènic]], sulfits i altres compostos de [[sofre]], substàncies [[col·loide|col·loïdals]], [[alcaloide]]s, i material biològic en general.<ref > DJG Ives, G.J. Janzen, "Reference Electrodes. Theory and Practice", Academic Press, 1961.</ref>

== Construcció ==
[[Fitxer:Standard hydrogen electrode 2009-02-06.svg|miniatura|Esquema d'un elèctrode estàndard d'hidrogen]]

Esquema d'un elèctrode estàndard d'hidrogen:

#Elèctrode de platí [[Negre de platí|platinitzat]].
#Bombament d'hidrogen.
#Solució àcida amb activitat de H <sup>+</sup> = 1 mol kg <sup> -1 </sup>
# [[Sifó (hidràulic)|Sifó]] per prevenir la interferència d'oxigen.
#Dipòsit a través del qual pot connectar el segon semielement de la cel·la galvànica. Això crea una connexió de conductivitat iònica cap a l'elèctrode d'interès.

== Vegeu també ==
* [[Elèctrode de calomelans saturat]]

== Referències ==
{{Referències}}

{{ORDENA:Electrode Estandard D'Hidrogen}}
[[Categoria:Hidrogen]]
[[Categoria:Elèctrodes|Hidrogen]]