Électrode normale à hydrogène

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L'électrode normale à hydrogène est constituée d'une solution aqueuse contenant des ions hydronium (noté H₃O⁺, ou ions H⁺), dans laquelle un flux d'hydrogène gazeux (H₂) est insufflé. Un fil de platine (Pt), inerte chimiquement, est plongé dans cette solution et assure l'échange d'électrons entre la phase gazeuse et la solution.

Elle est symbolisée par la notation schématique suivante :

${\displaystyle {\rm {Pt\mid H_{2(g)},H_{(aq)}^{+}}}}$.

L'électrode met en œuvre le couple redox ${\displaystyle {\rm {H_{(aq)}^{+}/H_{2(g)}}}}$ et repose sur la réaction de réduction des protons H⁺ (H₃O⁺) :

${\displaystyle {\rm {2\ H^{+}+2\ e^{-}\rightleftharpoons H_{2}}}}$.

dans les conditions :

• pression de l'hydrogène gazeux p_H2 = 1 bar ;
• concentration 1 mol${\displaystyle \cdot }$L^-1 d'acide fort non spécifié (d'où l'appellation « normale », qui fait référence à une concentration 1 N^[3]) ;
• température de 25 °C.

En appliquant l'équation de Nernst, on obtient l'expression du potentiel E de l'électrode :

${\displaystyle E=E^{o}(H^{+}/H_{2})+{\frac {RT}{2F}}\ln {{\Biggl (}{\frac {\gamma (H^{+})^{2}}{\gamma (H_{2})}}{\Biggr )}}+{\frac {RT}{2F}}\ln {{\Biggl (}{\frac {c(H^{+})^{2}}{p(H_{2})}}{\Biggr )}}}$.

Où :

• ${\displaystyle E^{o}(H^{+}/H_{2})}$ est le potentiel standard du couple ${\displaystyle H_{2}/H^{+}}$,
• ${\displaystyle R}$ est la constante des gaz parfaits,
• ${\displaystyle T}$ est la température en kelvins,
• ${\displaystyle F}$ est la constante de Faraday,
• ${\displaystyle \gamma }$ est le coefficient d'activité chimique.