Standardwasserstoffhalbzelle

Die Standardwasserstoffhalbzelle dient als Bezugsgröße für den Aufbau der Spannungsreihe:

Bestimmung des Elektrodenpotenzials

Das Elektrodenpotenzial wird durch eine einfache Spannungsmessung bestimmt. Der Wert wird in Volt (V) angegeben. Da das Potenzial 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 Elektrodenpotenziale auf diese Elektrode.

Datei:Elektrochemische Dreielektrodenmessanordnung.png

Elektrochemische Dreielektrodenmessanordnung

Eine Liste von Elektrodenpotenzialen findet man unter Elektrochemische Spannungsreihe. Die dort angegebenen Potenziale 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 Potenzialmessungen entweder komplett stromlos oder zumindest möglichst hochohmig gemessen werden, oder es wird eine Drei-Elektroden-Anordnung benutzt, bei der die Potenzialmessung zur Referenzelektrode stromlos erfolgt, auch wenn ein Strom zur Arbeitselektrode fließt. Die stromlos gemessene Klemmenspannung einer Galvanischen Zelle heißt auch Elektromotorische Kraft.

Standardpotenzial

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

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

Beispiel

Die Halbzelle $2F^{-}|F_{2}$ besitzt einen $E^{0}$ - 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 $2F^{-}|F_{2}$. An den Elektroden laufen dann folgende Reaktionen ab:

$H_{2}\to 2H^{+}+2e^{-}$ (Oxidation)

und

$F_{2}+2e^{-}\to 2F^{-}$ (Reduktion)

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