Elektróda (tiež poločlánok) je elektrochemická sústava, ktorá je tvorená aspoň dvoma fázami, z ktorých aspoň jedna je vodič prvej triedy (kov) a aspoň jedna fáza je vodič druhej triedy (roztok, tavenina). Elektróda privádza elektrický prúd do danej sústavy (napr. roztoku elektrolytu, plynu, vákua, tuhej látky). Elektródou rozumieme aj vodič prvej triedy, ktorým je do roztoku, resp. taveniny elektrolytu (na vodič druhej triedy) privádzaný alebo odvádzaný elektrický náboj. Elektróda, ktorou sú do roztoku, resp. taveniny elektróny privádzané, sa nazýva katóda. Elektróda, ktorou sú elektróny odvádzané, sa nazýva anóda. Elektróda, ktorá je napojená na záporný pól zdroja elektrickej energie, sa nazýva katóda. Elektróda, ktorá je pripojená na kladný pól zdroja elektrickej energie, na nazýva anóda. Všeobecne, katóda je elektróda, na ktorej pfebieha redukcie. Anóda je elektróda, na ktorej prebieha oxidácia.

Chemické zloženie jednotlivých fáz elektródy sa znázorňuje schématickým zápisom elektród. Zvislou čiarou | sa znázorňuje fázové rozhranie.

Vodíková elektróda teda bude schématicky zapísaná:

Pt | H₂ (p_H2) | H⁺ (aq)

Chlórová elektróda sa schématicky zapíše:

Pt | Cl₂ (p_Cl2) | Cl^- (aq)

Základné delenie elektród je na vratné elektródy a nevratné elektródy. Vratná elektróda je taká elektróda, na ktorej sa ustanovuje rovnováha elektródovej reakcie dostatočne rýchlo. Vratné elektródy sa používajú na meranie termodynamických veličín. Nevratné elektródy sú také, na ktorých sa rovnováha elektrochemických dejov ustanovuje pomaly a tieto elektródy nedosahujú definovaný potenciál čoho dôsledkom je, že nevratné elektródy nie je možné použiť na meranie termodynamických veličín. Nevratné elektródy sú ďalej charakteristické tým, že dochádza ku nabíjaniu fázového rozhrania, ktoré sa správa ako elektrický kondenzátor, i.e. dochádza ku získavaniu (resp. strate) náboja opačného znamienka vo fázach, ktoré sú vo vzájomnom styku.

Podľa povahy elektródovej reakcie rozdeľujeme elektródy na päť skupín:

1. elektródy prvého druhu
2. elektródy druhého druhu
3. oxidačno redukčné elektródy²⁵
4. iónovo selektívne elektródy⁵
5. polymérne elektródy²

Elektródy prvého druhu sú také elektródy, kde dochádza ku prenosu elektrónov medzi kovov a jeho príslušným iónom v roztoku, resp. medzi kovom a elektricky neutrálnou časticou v roztoku.² Elektródový dej elektród prvého typu je možné popísať jedinou rovnicou.⁵ Potenciál elektród prvého druhu je riadený iónmi odvodenými priamo z elektródového materiálu.⁵

Elektródy prvého druhu sa rozdeľujú na:

1. katiónové elektródy prvého druhu:
   • kovové (kov | katión): M^z+ + z e^- → M (s)
   • amalgámové (amalgám kovu | katión): M^z+ + z e^- → M (Hg)
   • plynové (platina | platinová čerň | plyn X₂): X⁺ + e^- → 1/2 X₂ (g)
2. aniónové elektródy prvého druhu:
   • plynové (platina | platinová čerň | plyn Y₂): 1/2 Y₂ + e^- → X^-
   • nekovové (platina | nekov Z (l,s) | ióny Z^-): Z (l,s) + e^- → Z^-

Katiónové kovové elektródy sú také, ktoré sú tvorené kovom a jeho príslušným katiónom v roztoku. Príkladom katiónovej kovovej elektródy je kovový zinok ponorený do roztoku obsahujúceho zinočnaté katióny (napr. do roztoku síranu zinočnatého).⁵ Na elektróde prebieha redoxná reakcia:⁵

${\displaystyle Zn^{2+}+2e^{-}\leftrightarrows Zn}$

Platí Nernstova rovnica:⁵

${\displaystyle E=E^{o}(Zn^{2+}\mid Zn)-{\frac {RT}{2F}}ln({\frac {a(Zn)}{a(Zn^{2+})}})}$

ktorú môžeme zapísať pomocou koncentrácií:⁵

${\displaystyle E\thickapprox E^{o}(Zn^{2+}\mid Zn)-{\frac {RT}{2F}}ln({\frac {c(Zn)}{c(Zn^{2+})}})}$

Katiónové amalgámové elektródy sú také, ktoré sú tvorené zliatinou (amalgámom) a katiónom kovu, ktorý je rozpustený v ortuti.⁵ Amalgámové elektródy sa používajú u alkalických kovov, ktoré agresívne reagujú s vodou za vývoja plynného vodíka a tvorby zásaditého roztoku príslušného hydroxidu, preto tieto kovy nemožno použiť ako súčasť katiónových kovových elektród. Tvorbou zliatiny alkalického kovu a ortuti sa zníži reaktivita alkalického kovu. Výhodou amalgámových elektród je, že ich potenciál sa ustanovuje rýchlejšie a lepšie ako potenciál kovových elektród.⁵

Na katiónovej amalgámovej elektróde sa ustanovuje rovnováha:

${\displaystyle M^{z+}+ze^{-}\leftrightarrows M(Hg)}$

Platí Nernstova rovnica:⁵

${\displaystyle E=E^{o}(M^{z+}\mid M(Hg))-{\frac {RT}{2F}}ln({\frac {a(M(Hg))}{a(M^{z+})}})}$

Ak je amalgám kovom nasýtený (nie je už možné rozpustiť väčšie množstvo kovu v ortuti), platí a(M(Hg)) = 1 a amalgámová elektróda sa správa ako obyčajná kovová elektróda.⁵

Katiónové plynové elektródy sú také, ktoré predstavujú trojfázový systém. Daný plyn je v styku s inertným kovom (platinou a platinovou čerňou), druhou fázou je plyn rozpustený vo vodnom roztoku a treťou fázou je samotný plyn. Jedinou realizovanou katiónovou plynovou elektródou je vodíková elektróda.⁵ Vodíkovú elektródu tvorí platinový pliešok alebo drôt pokryty platinovou čerňou⁴ (čo je typ kovovej platiny (nie jej oxid), ktorá sa získa redukciou kyslého roztoku chloridu platičitého za elektrolytického vylúčenia platinovej černi na povrchu platiny).⁴ Platinová čerň jednak zväčšuje povrch elektródy, ale aj katalyzuje homolytický rozklad vodíka H₂ na atomárny vodík, ktorý sa zúčastňuje redoxnej reakcie.⁴ Okolo pliešku sa nechá prebublávať plynný vodík za tlaku 101325 Pa.⁴ Vodičom druhej triedy je 1,2 M vodný roztok kyseliny chlorovodíkovej c (HCl) = 1,2 mol.dm^-3_.⁴ ktorý má pH = 0.⁴ Tento roztok má strednú aktivitu H⁺ rovnú 1.⁴ Vodíková elektróda sa používa ako referenčná elektróda, voči ktorej sú merané štandardné elektródové potenciály elektród.⁴ Podľa Štokholmskej konvencie z roku 1953 sa štandardným elektródovým potenciálom vždy rozumie štandardný redukčný potenciál,⁴ ktorý sa využíva na tabeláciu elektrochemických dát (štandardných redukčných potenciálov), ktoré patria medzi stavové funkcie,⁴ t.j. majú úplný diferenciál a platí pre ne veta o piatich ekvivalenciách.

Schéma vodíkovej elektródy je:

Pt | H₂ (p_H2) | H⁺ (aq)⁴

Na vodíkovej elektróde sa ustanoví rovnováha medzi plynným vodíkom a oxóniovými katiónmi v roztoku:⁴

H⁺ + e^- → 1/2 H₂ (g)⁴

Nevýhodou vodíkovej elektródy je jej náročná realizácia (potreba privádzať plynný vodík), práca so silnou kyselinou chlorovodíkovou, citlivosť elektródy na oxidačné činidlá, citlivosť na zlúčeniny síry, ktoré reagujú s platinou, citlivosť elektródy na povrchovo aktívne látky (tenzidy).⁴ Preto sa v praxi ako referenčná elektróda používa kalomelová alebo argentchloridová elektróda.

Aniónové plynové elektródy sú také, ktoré predstavujú trojfázový systém. Daný plyn je v styku s inertným kovom (platinou a platinovou čerňou), druhou fázou je plyn rozpustený vo vodnom roztoku a treťou fázou je samotný plyn. Aniónové plynové elektródy sú organizované rovnako ako katiónové plynové elektródy.⁵ Rovnováva sa ustanovuje na elektróde medzi aniónom v roztoku a atómom, resp. molekulou naadsorbovanou na platinovej černi.⁵ Patrí sem chlórová elektróda a kyslíková elektróda.⁵

Chlórová elektróda je aniónová plynová elekróda. Vodičom druhej triedy chlórovej elektródy je vodný roztok chloridovej soli, napr. vodný roztok chloridu draselného.² Schéma chlórovej elektródy je:

Pt | Cl₂ (p_Cl2) | Cl^- (aq)⁴

Elektródová reakcia chlórovej elektródy:

1/2 Cl₂ (g) + e^- → Cl^- (aq)⁴

Nernstova rovnica chlórovej elektródy:

${\displaystyle E=E^{o}(Cl_{2}\mid Cl^{-})-{\frac {RT}{F}}ln({\frac {a(Cl^{-})}{a(Cl_{2})^{1/2}}})}$

ktorú môžeme zapísať pomocou koncentrácií:⁵

${\displaystyle E\approx <!--\; \approx \; -->E^o(C{l}_2\mid <!--\; \mid \; -->C{l}^{-<!--\; -\; -->})-<!--\; -\; -->\frac{RT}{F}ln(\frac{\frac{c(C{l}^{-<!--\; -\; -->})}{c^{st}})}{(}}$Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

---