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 संभाव्यता पीएच के साथ परिवर्तित होती 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 निमज्जित रहता है और लवण सेतु द्वारा भिन्न नहीं किया जाता है। इसलिए हाइड्रोजन आयन की सांद्रता 1 mol/L, या 1 mol/kg नहीं है, अपितु इलेक्ट्रोलाइट समाधान के अनुरूप है। इस प्रकार, बदलते पीएच मान के साथ एक स्थिर संभाव्यता प्राप्त करना संभव है। आरएचई की संभाव्यता पीएच मान से संबंधित है:

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

सामान्यतः, हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए जिसमें हाइड्रोनियम आयनों (H₃O⁺) की कमी होती है:

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

या, सामान्यतः H₃O⁺ को दर्शाते हुए  H⁺ के साथ लिखा जाता है:

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

इसके साथ,

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

रासायनिक साम्य संभाव्यता E हाइड्रोजन दबाव pH₂ और गतिविधि aH⁺ पर निम्नानुसार निर्भर करती है:

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

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

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

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

यहां, $E^{\ominus }$ मानक अपचयन संभाव्यता है (परंपरा के अनुसार शून्य के समतुल्य), R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है, T पूर्ण तापमान है, और F फैराडे स्थिरांक है।

पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में अत्यधिक संभाव्यता उत्पन्न होती है। इसका अर्थ यह है कि गतिज सीमाओं के कारण आवश्यक कोशिका वोल्टता साम्य संभाव्यता से अधिक है। इलेक्ट्रोड पर धारा घनत्व बढ़ने के साथ संभाव्यता बढ़ती है। इसलिए यह साम्य संभाव्यता की मापन शक्ति के बिना संभव है।

सिद्धांत

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

उस इलेक्ट्रोड का लाभ यह है कि किसी लवण सेतु की आवश्यकता नहीं होती है:

• क्लोराइड या सल्फेट्स द्वारा इलेक्ट्रोलाइट का कोई संदूषण नहीं होता है।
• इलेक्ट्रोलाइट ब्रिज (द्रव जंक्शन संभाव्यता) पर कोई प्रसार संभाव्यता नहीं है। यह 25 डिग्री सेल्सियस से भिन्न तापमान पर महत्वपूर्ण है।
• लंबे समय तक माप संभव (कोई इलेक्ट्रोलाइट ब्रिज नहीं होने का अर्थ है कि ब्रिज का कोई रखरखाव नहीं) है।

यह भी देखें

• गतिशील हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड
• पैलेडियम-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड