standardhydrogenelektroden

Standardhydrogenelektrode, kurz SHE, ist eine Referenzelektrode in der Elektrochemie, die als Nullpunkt der elektrochemischen Potentialskala dient. Sie ermöglicht die Bestimmung und den Vergleich von Redoxpotenzialen anderer Halbzellen.

Definition und Aufbau: Die SHE besteht aus einer Platinoberfläche, die mit Wasserstoffgas bei einem Druck von 1 atm in Kontakt steht, und einer Lösung, deren Wasserstoff-Ionenkonzentration bzw. Aktivität nahe bei 1 liegt. Die Reaktion, die das Gleichgewicht an der Elektrode bestimmt, lautet: 2 H+ + 2 e- ⇌ H2(g). Unter Standardbedingungen bei 298 K, p(H2)=1 atm und Aktivität von H+ = 1 wird E°(SHE) per Konvention auf 0 V festgelegt.

Potenzial und Nernst-Gleichung: Das Potenzial der SHE ergibt sich aus der Nernst-Gleichung. Für die oben genannte Reaktion gilt E = E° - (RT/2F) ln([H2]/a_H+^2). Unter Standardbedingungen ergibt sich E = 0 V. Das SHE dient daher als Referenz gegen die alle Standard-Werte anderer Halbzellen gemessen und tabelliert werden.

Anwendung und Einschränkungen: Standardpotenziale werden relativ zum SHE angegeben und in Tabellenwerken gezeigt. Praktisch ist die reale Realisierung des SHE schwierig: Gasreinheit, stabiler 1- atm-Druck, sauberes Platin und kontrollierte Aktivität von H+ sind erforderlich. Da E°(SHE) temperaturabhängig ist, wird der Wert bevorzugt bei 25 °C angegeben. In vielen Experimenten wird statt des SHE ein anderer Referenzelektrodentyp verwendet (z. B. SCE oder Ag/AgCl) und der Offset zum SHE bekannt angegeben, um Potenziale vergleichbar zu machen.

Hinweis: Die SHE ist eine definierte, rein konzeptionelle Referenz, deren exakte Umsetzung in der Praxis anspruchsvoll ist; dennoch bildet sie die Grundlage für das Standardpotenzial-System in der Elektrochemie.