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'''标准氢电极'''（[[英文]]：Standard Hydrogen Electrode，旧时用Normal Hydrogen Electrode，简称NHE，现已停用），简称'''SHE'''，是构成[[标准电极电势]]（<math>E^0</math>）基准的{{Link-en|工作电极|Working electrode}}。在25℃时，它的{{Link-en|绝对电位|absolute electrode potential}}大约为4.44±0.02V，但为了给所有[[电极反应]]的[[电动势]]设立一个基准值，在任意温度下氢电极的标准电极电势都定义为零<ref>{{Cite web |url=http://goldbook.iupac.org/S05917.html |title=IUPAC Gold Book |access-date=2014-07-29 |archive-date=2017-03-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170301235843/http://goldbook.iupac.org/S05917.html |dead-url=no }}</ref>。其他电极的电势都是相对于标准氢电极而确定的。

氢电极的氧化还原[[半反应]]式如下：
:2H<sup>+</sup>(aq) + 2e<sup>-</sup> → H<sub>2</sub>(g)

这个半反应是在镀有{{Link-en|铂黑|Platinum black}}的处于[[标准状态]]（气体[[压强]]为1[[大气压]]、[[离子]]或[[分子]]的[[活度|濃度]]为1mol/L的溶液）的[[铂]]电极上发生的，相应的[[能斯特方程]]为：
:<math>E={RT \over F}\ln {a_{H^+} \over (p_{H_2}/p^0)^{1/2}}</math>
或
:<math>E=-{2.303RT \over F}pH - {RT \over 2F}\ln {p_{H_2}/p^0}</math>
其中：
* <math>a_{H^+}</math>为氢离子的活度，单位为mol/L
* <math>p_{H_2}</math>为氢气的[[气体分压|分压]]，单位为Pa
* R为[[气体常数]]，等于8.314J/(K·mol)
* T为[[绝对温度]]，单位为K
* F为[[法拉第常数]]，等于9.6485×10<sup>4</sup>C/mol
* <math>p^0</math>为标准大气压，等于10<sup>5</sup>Pa

== 一般氢电极（NHE）与标准氢电极（SHE）之间的区别 ==
在[[电化学]]发展的早期，研究人员曾使用一般氢电极作为零电位。这种电极的定义是“铂电极浸在浓度为1[[当量浓度|N]]的一元强酸中，放出压力约1atm的氢气”。可见它能够实际实现，因而使用很方便。然而，这样的电极-溶液界面并不完全可逆，所以后来零电位的定义有所改变——新的定义是一个[[氢正离子|氢离子]]的[[活度]]为1mol/L的理想电极-溶液界面（即假设氢离子与其他微粒没有任何相互作用，显然现实中无法实现）。为了便于区分，这个新标准称为“标准氢电极”。<ref>Ramette, R. W.  "Outmoded terminology: The normal hydrogen electrode." Journal of Chemical Education, 1987; 64, 10, page: 885. {{doi|10.1021/ed064p885}},  http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed064p885 {{Wayback|url=http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed064p885 |date=20191202163648 }} http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed064p885 {{Wayback|url=http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed064p885 |date=20191202163648 }}</ref>

总之，
:一般氢电极（Normal Hydrogen Electrode，NHE）：铂电极在1N的强酸溶液中所构成的电极（历史标准，现已弃用）。
:标准氢电极（Standard Hydrogen Electrode，SHE）：铂电极在氢离子活度为1mol/L的理想溶液中所构成的电极（当前零电位的标准）。

== 铂的选择 ==
在选择用于标准氢电极的铂时，应考虑如下几个因素：
* 铂的活泼程度（越不活泼自然越不会被腐蚀）；
* 催化氢气变为氢离子的反应的性能；
* 铂固有的{{Link-en|交换电流密度|exchange current density}}高低；
* 可逆性的高低（两个完好的标准氢电极的电势相差不超过10μV）<ref name="Sawyer">D.T. Sawyer, A. Sobkowiak, J.L. Roberts, Jr., "Electrochemistry for Chemists, 2nd edition", John Wiley and Sons, Inc., 1995.</ref>；
* 铂表面是否有被镀过（如镀一层铂黑）。这是为了：
::增大总的表面积。这会增大了反应的性能，加快反应速率。
::更好地[[吸附]]氢气到表面上，同样能够加快反应速率。

其他的金属也能用作电极并起到相似的作用，例如{{Link-en|钯氢电池|Palladium-hydrogen electrode|钯}}。

== 干扰 ==
由于铂电极有极高的吸附性，避免电极与溶液和[[有机物]]或是[[大气]]中的[[氧气]]接触是很重要的。有氧化性的无机物（如Fe<sup>3+</sup>、CrO<sub>4</sub><sup>2-</sup>等）同样也要与电极隔离。

能够沉积在铂电极表面的阳离子（这些离子会造成干扰）：[[银|银离子]]、[[汞|汞离子]]、[[铜|铜离子]]、[[铅|铅离子]]、[[镉|镉离子]]和[[铊|铊离子]]。

其他一些能使[[催化剂中毒]]的物质包括：含[[硫]]和含[[砷]]的物质、[[胶体]]、[[生物碱]]以及一些生物体中的物质。<ref>D.J.G. Ives, G.J. Janz, "Reference Electrodes. Theory and Practice", Academic Press, 1961.</ref>

== 同位素效应 ==
氘的电极反应方程式如下：
:2D<sup>+</sup>(aq) + 2e<sup>-</sup> → D<sub>2</sub>(g)
其电极电势与氢的略有差异（约-0.013V<ref>Handbook Of Chemistry And Physics. David R. Lide. 8-29. 2001. [2014-07-29]</ref>，不同的文献给出的数据各不相同，如也有-0.044V<ref>{{Cite book|author=吴国庆等|title=无机化学(第四版)上册|url=https://archive.org/details/wujihuaxueshangc0001unse|publisher=高等教育出版社|isbn=9787040107685|page=[https://archive.org/details/wujihuaxueshangc0001unse/page/421 421]|origyear=2002-08|date=2014-07-29}}</ref>等说法）。

== 电极电势的测量 ==
[[File:Standard hydrogen electrode 2009-02-06.svg|缩略图|右|测量电极电势的装置]]
图中装置用于测量某一工作电极的电极电势。其中各数字代表含义如下：
# 铂黑电极。
# 氢气于此处喷出。
# H<sup>+</sup>活度为1mol/L的酸溶液。
# 水封，防止氧气干扰实验。
# 连接到另一工作电极。可以直接连通，也可以使用[[盐桥]]，选择何者取决于另一电极的电解液。若减小管径，可以减小混合的程度。
{{-}}

== 参见 ==
* [[标准电极电势表]]
* {{Link-en|可逆氢电极|Reversible hydrogen electrode}}
* {{Link-en|钯氢电池|Palladium-hydrogen electrode}}
* [[参比电极]]
* {{Link-en|动态氢电极|Dynamic hydrogen electrode}}
* {{Link-en|对苯醌电极|Quinhydrone electrode}}

== 参考文献 ==
{{reflist}}

{{电分析}}

[[Category:电极]]
[[Category:氢技术]]