El electrodo estándar de hidrógeno (SHE) es el electrodo de referencia más utilizado para medir los potenciales de media celda.Se le asigna arbitrariamente un potencial de 0,000 V, lo que lo convierte en un punto de referencia universal en electroquímica.Sin embargo, las aplicaciones prácticas suelen utilizar otros electrodos de referencia como el electrodo de calomelano saturado (SCE) o el electrodo de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl) debido a su estabilidad y facilidad de uso.Estos electrodos tienen potenciales conocidos en relación con el SHE y se eligen en función de la compatibilidad con la muestra y las condiciones experimentales.Por ejemplo, Ag/AgCl es ampliamente utilizado, pero si la muestra es incompatible con los iones de plata o cloruro, pueden emplearse SCE u otras alternativas.
Explicación de los puntos clave:
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Electrodo de Hidrógeno Estándar (SHE) como Referencia Primaria:
- El SHE es el electrodo de referencia fundamental en electroquímica, con un potencial fijado arbitrariamente en 0,000 V.
- Sirve de referencia para medir los potenciales de media celda, lo que permite comparar diferentes sistemas electroquímicos.
- Sin embargo, el SHE no siempre resulta práctico para las mediciones rutinarias debido a su complejidad y a la necesidad de condiciones precisas (por ejemplo, gas hidrógeno a 1 atm y un electrodo de platino).
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Electrodos de referencia prácticos comunes:
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Electrodo de Calomelano Saturado (SCE):
- Compuesto de mercurio y cloruro de mercurio en una solución saturada de cloruro de potasio.
- Tiene un potencial de +0,241 V respecto al SHE.
- Ampliamente utilizado, pero contiene mercurio, lo que lo hace inadecuado para ciertas aplicaciones como alimentos, bebidas o estudios medioambientales.
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Electrodo de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl):
- Consiste en un hilo de plata recubierto de cloruro de plata, sumergido en una solución de cloruro.
- Tiene un potencial de +0,197 V a +0,222 V con respecto al SHE, en función de la concentración de cloruro.
- Es el electrodo de referencia más utilizado debido a su estabilidad, reproducibilidad y facilidad de uso.
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Otros electrodos de referencia:
- Electrodo de sulfato de cobre-cobre(II) (CSE):Utilizado en aplicaciones específicas como estudios de corrosión, con un potencial de +0,314 V respecto al SHE.
- Electrodo de sulfato mercurioso:Utilizado en medios no acuosos o ácidos, con potenciales comprendidos entre +0,64 V y +0,68 V respecto al SHE.
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Electrodo de Calomelano Saturado (SCE):
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Criterios de selección de los electrodos de referencia:
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Compatibilidad con la muestra:
- El electrodo de referencia no debe reaccionar con la muestra ni contaminarla.
- Por ejemplo, Ag/AgCl no es adecuado para muestras sensibles a los iones de plata o cloruro, por lo que es necesario utilizar SCE u otras alternativas.
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Estabilidad y reproducibilidad:
- El electrodo debe proporcionar un potencial estable y reproducible a lo largo del tiempo.
- Esto garantiza mediciones precisas y coherentes en experimentos electroquímicos.
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Consideraciones medioambientales y de seguridad:
- Los electrodos a base de mercurio, como el SCE, se evitan en determinadas aplicaciones debido a problemas medioambientales y sanitarios.
- En estos casos se prefieren alternativas no tóxicas como Ag/AgCl.
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Compatibilidad con la muestra:
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Papel de los electrodos de referencia en las mediciones electroquímicas:
- Los electrodos de referencia completan el circuito eléctrico en una célula electroquímica, proporcionando un potencial estable con respecto al cual se mide el potencial del electrodo de trabajo.
- No pasan corriente, lo que garantiza que su potencial permanezca constante durante las mediciones.
- La unión líquida del electrodo de referencia permite el contacto con la muestra, manteniendo la conductividad iónica sin introducir errores significativos.
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Consideraciones prácticas para los compradores:
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Coste y disponibilidad:
- Los electrodos de Ag/AgCl suelen ser más económicos y están más disponibles que los de SCE u otros electrodos especializados.
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Facilidad de mantenimiento:
- Algunos electrodos de referencia requieren un mantenimiento regular, como el rellenado de soluciones electrolíticas o la limpieza, lo que debe tenerse en cuenta a la hora de seleccionar un electrodo.
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Requisitos específicos de la aplicación:
- La elección del electrodo de referencia debe ajustarse a las necesidades específicas de la aplicación, como el intervalo de pH, la temperatura y la composición de la muestra.
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Coste y disponibilidad:
En resumen, aunque el SHE es el estándar teórico para medir los potenciales de media celda, las aplicaciones prácticas a menudo dependen de electrodos de referencia como el Ag/AgCl o el SCE debido a su estabilidad, reproducibilidad y facilidad de uso.La elección del electrodo de referencia depende de factores como la compatibilidad de la muestra, las consideraciones medioambientales y los requisitos experimentales.
Tabla resumen:
| Electrodo de referencia | Potencial (vs. SHE) | Características principales | Aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Electrodo de hidrógeno estándar (SHE) | 0.000 V | Referencia universal, configuración compleja | Mediciones teóricas |
| Plata/cloruro de plata (Ag/AgCl) | +0,197 V a +0,222 V | Estable, reproducible, fácil de usar | Ampliamente utilizado en laboratorios |
| Electrodo de Calomelano Saturado (SCE) | +0.241 V | Contiene mercurio, menos respetuoso con el medio ambiente | Evitado en estudios alimentarios/medioambientales |
| Sulfato de cobre-cobre(II) (CSE) | +0.314 V | Utilizado en estudios de corrosión | Aplicaciones industriales específicas |
| Sulfato de mercurio-mercurio | +0,64 V a +0,68 V | Utilización en entornos no acuosos/ácidos | Estudios electroquímicos especializados |
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