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Standardwasserstoffhalbzelle

Die Standardwasserstoffhalbzelle dient als Bezugsgröße für den Aufbau der Spannungsreihe:

Bestimmung des Elektrodenpotentials

Das Elektrodenpotential wird durch eine einfache Spannungsmessung bestimmt. Der Wert wird in Volt (V) angegeben. Da das Potential einer Elektrode immer gegen eine Bezugselektrode gemessen wird, muss angegeben werden, welche Bezugselektrode verwendet wurde, es sei denn, es wurde die Normalwasserstoffelektrode verwendet: Diese ist der wichtigste Bezugspunkt, und in der Regel beziehen sich Elektrodenpotentiale auf diese Elektrode.

Elektrochemische Dreielektrodenmessanordnung

Eine Liste von Elektrodenpotentialen findet man unter Elektrochemische Spannungsreihe. Die dort angegebenen Potentiale beziehen sich auf Aktivitäten von 1 mol/l, also auf etwa einmolare Lösungen.

In der Lösung vor der Referenzelektrode tritt ein ohmscher Spannungsabfall auf, wenn ein Strom fließt. Daher muss für genaue Potentialmessungen entweder komplett stromlos oder zumindest möglichst hochohmig gemessen werden, oder es wird eine Drei-Elektroden-Anordnung benutzt, bei der die Potentialmessung zur Referenzelektrode stromlos erfolgt, auch wenn ein Strom zur Arbeitselektrode fließt. Die stromlos gemessene Klemmenspannung einer Galvanischen Zelle heißt auch Elektromotorische Kraft.

Standardpotential

Wird das Elektrodenpotential einer Standardelektrode mit der Standard-Wasserstoffelektrode als Referenz bestimmt, spricht man vom Standardpotential (E⁰). Die Standard-Wasserstoffelektrode selbst besitzt folglich ein Standardpotential von E⁰ = 0,00 Volt.

Das Vorzeichen für das Standardpotential bezieht sich immer auf den Reduktionsprozess an einer Elektrode. Man spricht deshalb oft auch vom Reduktionspotential. Je größer (positiver) das Elektrodenpotential (beziehungsweise Standardpotential) einer Halbzelle ist, desto stärker ist die Oxidationskraft der oxidierten Form.

Beispiel

Die Halbzelle 2F ⁻ | F₂ besitzt einen E⁰ - Wert von + 2,85 V. Das bedeutet, schaltet man diese Zelle gegen eine Standard-Wasserstoffelektrode, so stellt man eine elektrische Spannung von 2,85 V fest. Bei Stromfluss fließen die Elektronen durch den elektrischen Leiter von der Halbzelle H | H ⁺ zur Halbzelle 2F ⁻ | F₂. An den Elektroden laufen dann folgende Reaktionen ab:

(Oxidation)

und

(Reduktion)

Fluor ist das stärkste bekannte Oxidationsmittel, es lassen sich durch chemische Prozesse also keine größeren Elektrodenpotentiale erreichen.