7. Elektródok - példák

a. Fémelektródok

A saját ion oldatába merülô fémelektródra jellegzetes példa a már tárgyalt Zn/ZnSO₄ (E^o=-0,76 V) és a Cu/CuSO₄ (E^o=+0,15 V) rendszerek, de hasonló, gyakorlatban egyszerûen megvalósítható elektród készíthetô számos más fémbôl. Minthogy a redukált állapotú szpeciesz a fém, aminek aktivitása konstans, az elektródpotenciál (adott nyomáson és hômérsékleten) csak a fémionok koncentrációjától (aktivitásától) függ:

 (29)

b. Redoxelektródok

A redoxelektródok olyan rendszerek, amelyeknél egy redoxrendszer mindkét tagja az oldatban van. Jellegzetes példa egy nemesfém, amely Fe²⁺ és Fe³⁺ ionokat (vagy ezek különbözô komplexeit, például Fe(CN)₆^4- és Fe(CN)₆^3- komplexeket) tartalmazó oldatba merül. Számos analóg redoxpár létezik, amelynek tagjai átmeneti fémek ionjai illetve komplex ionjai. Fontosak továbbá a szerves redoxrendszerek is, melyek tagjai az elektrolitban oldhatók, vagy gáz halmazállapotúak.

Általában az elektródpotenciál koncentrációfüggését a 25 egyenlet írja le.

c. Gázelektródok

A gázelektródok olyan redoxelektródok, amelynél a redoxpár egyik tagja gáz halmazállapotú, pl. a H₂/H⁺ hidrogénelektród, az OH^-/O₂ oxigénelektród, a Cl^-/Cl₂ klórelektród, s.í.t. Ezek az elektródok úgy valósíthatók meg, hogy vizes oldatba (a klórelektród esetében sósavoldatba) nagyfelületû platina vagy palládium elektródot merítünk, és az oldaton a megfelelô, P nyomású gázt buborékoltatjuk át. Ezen elektródok közül a hidrogénelektród jelentôs, minthogy az egységnyi H⁺ aktivitású, 1 bar nyomású hidrogénnel telített oldatú hidrogénelektród potenciálja definíció szerint 0 V. Egyéb nyomásokon illetve H⁺ aktivitásoknál a hidrogénelektród potenciálja - minthogy rajta a H_2Û 2 H⁺ + 2 e^- egyensúly áll be, és E^o=0 V - a következô képlettel számítható:

 (30)  

d. Másodfaju elektródok

Igen stabil és jól reprodukálható potenciálúak azok a fémelektródok, amelyeknél gondoskodunk az állandó fémion-koncentrációról. Ennek egy módja lehet, ha a fémelektródot körülvesszük a megfelelô fémion valamilyen rosszul oldódó sójával, és egy jól oldódó só vizes oldatával. A két só anionja azonos kell hogy legyen. Ilyen pl. a Ag | AgCl/KCl vizes oldat rendszer, az ezüst-ezüstklorid elektród. Az elektródpotenciál ebben az esetben:

 (31)

 ahol K a rosszul oldódó só oldhatósági szorzata (az adott esetben K=[Ag⁺]·[Cl^-]). Vegyük észre, hogy az elektródpotenciál ebben az esetben nem a kation, hanem az anionkoncentráció függvénye.

Az ilyen másodfajú elektródokat széleskörûen alkalmazzák az elektrokémiai méréstechnikában, mint (másodlagos) potenciál-referenciákat; a két másodfajú elektródból álló un. normálelemek feszültségetalonként használatosak.

e. Koncentrációs elemek

A koncentrációs elemek olyan galvánelemek, amelyekben a két félcella redoxrendszere azonos, de a két félcella között koncentrációkülönbség van. Például ilyen a Cu | c₁ mol/dm³ CuSO₄ || c₂ mol/dm³ M CuSO₄ | Cu elem, melynek elektromotoros ereje a koncentrációk és aktivitások közötti különbség elhanyagolása miatt közelítôleg

(32)

Konkrét koncentrációk behelyettesítésével meggyôzôdhetünk arról, hogy a koncentrációs elemek elektromotoros ereje viszonylag kicsi; a fenti cellánál, például, 10-szeres koncentráció arány esetén D E@ 0,03 V.