प्रतिवर्ती हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड

एक प्रतिवर्ती हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (आरएचई) एक संदर्भ इलेक्ट्रोड है, जो विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए विशेष रूप से मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का एक उपप्रकार है। मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के विपरीत, इसकी मापी गई क्षमता पीएच के साथ बदलती है, इसलिए इसे सीधे इलेक्ट्रोलाइट में उपयोग किया जा सकता है। नाम इस तथ्य को संदर्भित करता है कि इलेक्ट्रोड सीधे वास्तविक इलेक्ट्रोलाइट समाधान में डूबा हुआ है और नमक पुल द्वारा अलग नहीं किया गया है। इसलिए हाइड्रोजन आयन की सांद्रता 1 mol/L, या 1 mol/kg नहीं है, बल्कि इलेक्ट्रोलाइट समाधान के अनुरूप है। इस तरह, बदलते पीएच मान के साथ एक स्थिर क्षमता प्राप्त करना संभव है। आरएचई की क्षमता पीएच मान से संबंधित है:

$E=0.000-0.059\times \mathrm {pH}$

सामान्य तौर पर, एक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए जिसमें हाइड्रोनियम आयनों की कमी होती है (H₃O⁺) घटित होना:

${\ce {{2H3O+}+{2e^{-}}<=>{H2}+{2H2O}}}$

या, अधिक सामान्यतः केवल इसके साथ लिखा जाता है  H⁺ सूचित करना H₃O⁺:

${\ce {{2H+}+{2e^{-}}<=>{H2}}}$

साथ,

$K={\frac {p{{\ce {H2}}}}{{\ce {(aH+)^2}}}}$

रासायनिक संतुलन क्षमता Eहाइड्रोजन दबाव पर निर्भर करता है pH₂ और गतिविधि aH⁺ निम्नलिखित नुसार:

$E=E^{\ominus }-{\frac {RT}{zF}}\ln K$

$E=E^{\ominus }-{\frac {RT}{2F}}\ln {\frac {p{{\ce {H2}}}}{{\ce {(aH+)^2}}}}$

$E=E^{\ominus }-{\frac {RT}{F}}\left({\tfrac {1}{2}}\ln p{{\ce {H2}}}-\ln {\ce {(aH+)}}\right)$

$E=E^{\ominus }+{\frac {RT}{F}}\left(\ln a{\ce {H+}}-{\tfrac {1}{2}}\ln p{\ce {H2}}\right)$

यहाँ, $E^{\ominus }$ मानक कमी क्षमता है (परिपाटी के अनुसार शून्य के बराबर), R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है, T पूर्ण तापमान, और F फैराडे स्थिरांक है।

पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में अत्यधिक क्षमता उत्पन्न होती है। इसका मतलब यह है कि गतिज सीमाओं के कारण आवश्यक सेल वोल्टेज संतुलन क्षमता से अधिक है। इलेक्ट्रोड पर वर्तमान घनत्व बढ़ने के साथ क्षमता बढ़ती है। इसलिए संतुलन क्षमता का मापन शक्ति के बिना संभव है।

सिद्धांत

प्रतिवर्ती हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड एक काफी व्यावहारिक और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य इलेक्ट्रोड मानक है। यह शब्द वास्तव में उपयोग किए गए इलेक्ट्रोलाइट समाधान में डूबे हुए हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को संदर्भित करता है।

उस इलेक्ट्रोड का लाभ यह है कि किसी नमक पुल की आवश्यकता नहीं है:

• क्लोराइड या सल्फेट्स द्वारा इलेक्ट्रोलाइट का कोई संदूषण नहीं
• इलेक्ट्रोलाइट ब्रिज (तरल जंक्शन क्षमता) पर कोई प्रसार क्षमता नहीं। यह 25°C से भिन्न तापमान पर महत्वपूर्ण है।
• लंबे समय तक माप संभव (कोई इलेक्ट्रोलाइट ब्रिज नहीं होने का मतलब है कि ब्रिज का कोई रखरखाव नहीं)

यह भी देखें

• गतिशील हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड
• पैलेडियम-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड