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ReferenzelektrodeEine Referenzelektrode, oft auch als Bezugselektrode oder seltener als Vergleichselektrode bezeichnet, ist eine Elektrode (Halbzelle) mit einem konstanten Gleichgewichtspotential, das sich schnell und reproduzierbar einstellt. Sie wird als Bezugspunkt für die Messung von relativen Potentialen anderer Elektroden eingesetzt. Das absolute Potential einer einzelnen Elektrode ist grundsätzlich nicht experimentell bestimmbar, sondern nur die Potentialdifferenz zwischen zwei Elektroden. Bei Elektrodenpotentialen sollte deshalb immer mit angegeben werden, auf welche Referenzelektrode es bezogen ist. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
Potentialmessungen mit ReferenzelektrodenUm die Potentialdifferenz zwischen einer Elektrode und der Referenzelektrode messen zu können, müssen diese über einen Ionenleiter (Elektrolyt) und über einen elektrischen Leiter mit einem geeigneten Messgerät, beispielsweise einem hochohmigen Voltmeter oder einer Potentiometerschaltung (Wheatstonesche Brückenschaltung), verbunden werden. Befinden sich Elektrode und Referenzelektrode in verschiedenen (beispielsweise durch eine Membran getrennten) Elektrolyten, wird das Messergebnis durch die sich an der Phasengrenze zwischen den beiden Elektrolyten einstellende Potentialdifferenz, das sogenannte Diffusionspotential, beeinflusst. Der Zahlenwert des Diffusionspotentials liegt meist in der Größenordnung von 5–50 mV und wird daher oft bewusst oder unbewusst vernachlässigt. Bei Präzisionsmessungen kann das Diffusionspotential mit einem geeigneten Versuchsaufbau auf Werte < 1 mV gesenkt werden. Eine Möglichkeit ist die Verwendung einer Salzbrücke. Das heißt, die verschiedenen Elektrolyte sind nicht direkt, sondern über ein mit einem konzentrierten Elektrolyten gleicher Ionenbeweglichkeit gefüllten U-Rohr verbunden. In diesem Fall gibt es statt einer Phasengenze zwischen den Elektrolyten mit hohem Diffusionspotential zwei Phasengrenzen mit niedrigem Diffusionspotential. Elektrodenpotentiale sind temperaturabhängig (siehe Nernst-Gleichung). Deshalb sollten Potentialmessungen bei konstanter Temperatur durchgeführt und die Temperatur, bei der gemessen wurde, mit dem Ergebnis angegeben werden. Arten und Auswahl von ReferenzelektrodenDie verschiedenen Wasserstoffelektroden zählen zu den bekanntesten Referenzelektroden. Das Standardpotential der Normal-Wasserstoffelektrode (Abkürzung NHE; gibt das Normalpotential an, hier ist c (H+) = 1 M) oder der Standard-Wasserstoffelektrode (Abkürzung SHE; gibt das Standardpotential an, hier ist a (H+) = 1 M), ist der Bezugspunkt für die elektrochemische Spannungsreihe und willkürlich als 0,00 V definiert. Aufgrund des aufwändigen Aufbaus und der schwierigen Handhabung werden Wasserstoffelektroden nur selten verwendet. In der Praxis werden überwiegend Elektroden zweiter Art eingesetzt, die einfacher aufgebaut sind und deren Gleichgewichtspotential sich ebenfalls schnell und reproduzierbar einstellt. Dabei handelt es sich um Metallionenelektroden, bei denen die Metallionen in der Lösung im Gleichgewicht mit einem schwerlöslichen Salz des Metalls (dem Bodenkörper) stehen. Daneben enthält die Lösung das Anion des schwerlöslichen Salzes. Die potentialbestimmende Konzentration der Metallionen in Lösung wird dann von der Konzentration der Anionen und dem Löslichkeitsprodukt des schwerlöslichen Salzes bestimmt. In dieser Weise wird das Elektrodenpotential dann von der Konzentration der Anionen in der Lösung abhängig. Beispiele für Referenzelektroden zweiter Art sind:
Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise bei der Untersuchung von Korrosionsvorgängen, werden oft sogenannte Pseudo-Referenzelektroden verwendet. Dabei handelt es sich meist um Metalldrähte, die direkt in die Elektrolytlösung getaucht werden. Zwar stellt sich an solchen Elektroden auch ein konstantes Potential ein, dies ist allerdings unbekannt und von der Zusammensetzung der Elektrolytlösung abhängig. Ein Vorteil solcher Pseudo-Referenzelektroden ist, dass bei geeigneter Auswahl keine zusätzlichen Spuren von Verunreinigungen (beispielsweise Chloridionen) eingebracht werden. Siehe auchElektrode, Elektrodenpotential, Elektrochemische Spannungsreihe Literatur
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Referenzelektrode aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |