Il potenziale di elettrodo è il potenziale combinato di due elettrodi che subiscono reazioni in una cella. Tipicamente misurato in volt, può differire in base alle sostanze di cui sono fatti gli elettrodi. L’idrogeno è spesso considerato lo standard, con un potenziale di zero volt, dal quale vengono confrontate le reazioni di altri elementi. I processi elettrochimici possono essere previsti comprendendo il potenziale dell’elettrodo di un materiale, così come le possibilità che si corroda in circostanze particolari. Chiamato anche forza elettromotrice (EMF), questo potenziale viene generalmente misurato utilizzando una cella galvanica, che consiste di due camere, ciascuna con un elettrodo e collegate da un pezzo di carta chiamato ponte salino.
La corrente elettrica di una cella viene tipicamente misurata da un voltmetro. Potrebbe non esserci corrente; la differenza di potenziale tra gli elettrodi, in questo caso, è solitamente la stessa dell’EMF dell’intera cella. L’EMF viene generalmente misurato a una temperatura di 77 ° F (circa 25 ° C) e una tipica pressione atmosferica a livello del mare. Tali condizioni vengono utilizzate per misurare il potenziale dell’elettrodo standard in una configurazione a due semicelle. Un elettrodo a idrogeno è tipicamente su un lato di questo layout, mentre il potenziale di quello sull’altro lato è solitamente determinato dall’esperimento.
Una volta derivato questo valore standard, è possibile prevedere come reagirà una sostanza. Di solito, più alto è il valore negativo del potenziale, più è probabile che l’elemento si dissolva in una soluzione. Nessuna reazione è spesso osservata nei metalli non reattivi. Questi sono generalmente posizionati in fondo a una tabella di potenziale dell’elettrodo standard, che identifica l’EMF di diversi tipi di elementi. Gli elementi sono generalmente disposti in base alla loro tendenza a reagire, quindi quelli con carica positiva sono più in alto perché reagiscono più spesso delle sostanze con carica negativa.
Le condizioni standard non sono sempre disponibili, quindi è possibile utilizzare un calcolo chiamato equazione di Nernst per determinare il potenziale dell’elettrodo. Tiene conto della temperatura, una costante del gas, quante particelle chiamate elettroni vengono trasferite e la concentrazione di ioni. Mentre l’idrogeno è il riferimento standard, gli elementi spesso utilizzati per gli elettrodi includono zinco e rame, ferro, alluminio o calcio.
Il potenziale dell’elettrodo di ciascuno di questi elementi viene utilizzato per calcolare la tensione di una cella galvanica. A volte viene utilizzato un calcolo separato delle semireazioni atomiche per derivare anche l’EMF. Il processo di determinazione del potenziale degli elettrodi può quindi richiedere la comprensione di principi scientifici oltre che matematici.