O elétrodo de hidrogénio padrão (SHE) é o elétrodo de referência mais utilizado para medir os potenciais de meia célula.É-lhe arbitrariamente atribuído um potencial de 0,000 V, o que o torna um ponto de referência universal em eletroquímica.No entanto, as aplicações práticas utilizam frequentemente outros eléctrodos de referência, como o elétrodo de calomelano saturado (SCE) ou o elétrodo de prata/cloreto de prata (Ag/AgCl), devido à sua estabilidade e facilidade de utilização.Estes eléctrodos têm potenciais conhecidos em relação ao SHE e são escolhidos com base na compatibilidade com a amostra e as condições experimentais.Por exemplo, Ag/AgCl é amplamente utilizado, mas se a amostra for incompatível com iões de prata ou cloreto, pode ser utilizado SCE ou outras alternativas.
Explicação dos pontos-chave:
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Elétrodo de hidrogénio padrão (SHE) como referência primária:
- O SHE é o elétrodo de referência fundamental em eletroquímica, com um potencial arbitrariamente fixado em 0,000 V.
- Serve de base para a medição dos potenciais de meia-célula, permitindo a comparação de diferentes sistemas electroquímicos.
- No entanto, o SHE nem sempre é prático para medições de rotina devido à sua complexidade e à necessidade de condições precisas (por exemplo, hidrogénio gasoso a 1 atm e um elétrodo de platina).
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Eléctrodos de referência práticos comuns:
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Elétrodo de Calomelano Saturado (SCE):
- Composto por mercúrio e cloreto mercuroso numa solução saturada de cloreto de potássio.
- Tem um potencial de +0,241 V em relação ao SHE.
- Muito utilizado, mas contém mercúrio, o que o torna inadequado para determinadas aplicações, como alimentos, bebidas ou estudos ambientais.
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Elétrodo de prata/cloreto de prata (Ag/AgCl):
- Consiste num fio de prata revestido de cloreto de prata, imerso numa solução de cloreto.
- Tem um potencial de +0,197 V a +0,222 V em relação ao SHE, dependendo da concentração de cloreto.
- O elétrodo de referência mais utilizado devido à sua estabilidade, reprodutibilidade e facilidade de utilização.
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Outros eléctrodos de referência:
- Elétrodo de sulfato de cobre-cobre(II) (CSE):Utilizado em aplicações específicas como estudos de corrosão, com um potencial de +0,314 V em relação ao SHE.
- Elétrodo de sulfato de mercúrio e mercúrio:Utilizado em ambientes não aquosos ou ácidos, com potenciais que variam de +0,64 V a +0,68 V em relação ao SHE.
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Elétrodo de Calomelano Saturado (SCE):
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Critérios de seleção para eléctrodos de referência:
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Compatibilidade com a amostra:
- O elétrodo de referência não deve reagir ou contaminar a amostra.
- Por exemplo, o Ag/AgCl não é adequado para amostras sensíveis a iões prata ou cloreto, sendo necessário utilizar o SCE ou outras alternativas.
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Estabilidade e reprodutibilidade:
- O elétrodo deve fornecer um potencial estável e reproduzível ao longo do tempo.
- Isto assegura medições precisas e consistentes em experiências electroquímicas.
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Considerações ambientais e de segurança:
- Os eléctrodos à base de mercúrio, como o SCE, são evitados em determinadas aplicações devido a preocupações ambientais e de saúde.
- Nestes casos, são preferidas alternativas não tóxicas como Ag/AgCl.
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Compatibilidade com a amostra:
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Papel dos eléctrodos de referência nas medições electroquímicas:
- Os eléctrodos de referência completam o circuito elétrico numa célula eletroquímica, fornecendo um potencial estável contra o qual o potencial do elétrodo de trabalho é medido.
- Não passam corrente, assegurando que o seu potencial permanece constante durante as medições.
- A junção líquida do elétrodo de referência permite o contacto com a amostra, mantendo a condutividade iónica sem introduzir erros significativos.
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Considerações práticas para os compradores:
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Custo e disponibilidade:
- Os eléctrodos Ag/AgCl são geralmente mais económicos e estão amplamente disponíveis em comparação com os eléctrodos SCE ou outros eléctrodos especializados.
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Facilidade de manutenção:
- Alguns eléctrodos de referência requerem manutenção regular, como o reabastecimento de soluções de electrólitos ou a limpeza, o que deve ser considerado ao selecionar um elétrodo.
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Requisitos específicos da aplicação:
- A escolha do elétrodo de referência deve estar de acordo com as necessidades específicas da aplicação, como a gama de pH, a temperatura e a composição da amostra.
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Custo e disponibilidade:
Em resumo, embora o SHE seja o padrão teórico para a medição dos potenciais de meia-célula, as aplicações práticas dependem frequentemente de eléctrodos de referência como Ag/AgCl ou SCE devido à sua estabilidade, reprodutibilidade e facilidade de utilização.A escolha do elétrodo de referência depende de factores como a compatibilidade da amostra, considerações ambientais e requisitos experimentais.
Tabela de resumo:
| Elétrodo de referência | Potencial (vs. SHE) | Caraterísticas principais | Aplicações |
|---|---|---|---|
| Elétrodo de hidrogénio padrão (SHE) | 0.000 V | Referência universal, configuração complexa | Medições teóricas |
| Prata/Cloreto de Prata (Ag/AgCl) | +0,197 V a +0,222 V | Estável, reprodutível, fácil de utilizar | Amplamente utilizado em laboratórios |
| Elétrodo de Calomelano Saturado (SCE) | +0.241 V | Contém mercúrio, menos respeitador do ambiente | Evitado em estudos alimentares/ambientais |
| Sulfato de Cobre-Cobre(II) (CSE) | +0.314 V | Utilizado em estudos de corrosão | Aplicações industriais específicas |
| Sulfato de Mercúrio-Mercúrio | +0,64 V a +0,68 V | Utilizado em ambientes não aquosos/ácidos | Estudos electroquímicos especializados |
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