Begreppet normalpotential

Normalpotentialen är potentialen för en halvcell som vid normaltillstånd kopplas samman med en standardväteelektrod, alltså en halvcell med en platinaelektrod där 1 mol/dm3 vätejoner står i jämvikt med 1 bar vätgas vid 25 grader. En sådan halvcell har man definierat ha potentialen 0 V.

Säg att vi har ett galvaniskt element med en kopparkatod som står i jämvikt med 1 mol/dm3 kopparjoner, och en platinaanod som står i kontakt med 1 bar vätgas och 1 mol/dm3 vätejoner. Då skulle vi mäta upp spänningen 0,34 V. Detta är normalpotentialen (halvcellspotentialen) för reduktionen av kopparjoner till kopparmetall.

Det är den förklaringen jag har läst överallt men jag förstår inte vad det betyder. Alltså, jag förstår att om man kopplar på en kopparelektrod som du beskrev mot en platinaelektrod så skulle man mäta upp 0.34 V med en voltmeter, och att man kan göra samma mätning med andra metaller och då få andra potentialer. Men just det jag inte förstår är: 

Detta är normalpotentialen (halvcellspotentialen) för reduktionen av kopparjoner till kopparmetall.

Hur kan en reaktion ha en potential?

Hmm, du svarar på din egen fråga där.

Hur kan en reaktion ha en potential?

Svaret är:

Alltså, jag förstår att om man kopplar på en kopparelektrod som du beskrev mot en platinaelektrod så skulle man mäta upp 0.34 V med en voltmeter, och att man kan göra samma mätning med andra metaller och då få andra potentialer.

Det är just det man menar med normalpotential, den spänning man skulle mäta upp i ett galvaniskt element där halvcellen kkopplas samman med en väteelektrod.

Så det man menar när man säger att reduktionsreaktionen Cu²⁺ + 2e^- → Cu har en "potential på 0.34 V" är egentligen att om man kopplar upp en kopparhalvcell mot en standardväteelektrod så mäter man spänningen 0.34 V, inte att själva reaktionen på något sätt skulle ha en potential?

Precis

Okej, då är jag med lite grand i alla fall.

Men hur kan man rangordna potential på det sättet i normalpotentialtabellen? Man jämför ju endast olika ämnen med standardvätelektroden? 

Min fråga är alltså: hur kan man använda värden uppmätta mot en standardväteelektrod för att beräkna spänningen på element som inte har någon väteelektrod i sig? Om jag skulle använda värdena ur tabellen för att beräkna spänningen i ett Cu-Zn element skulle jag få 1.10 V, trots att "reaktionspotentialerna" är uppmätta mot en standardväteelektrod, och ingen mätning mellan Cu och Zn har skett.

På samma sätt som man gjorde med silverhalvcellen här: https://www.pluggakuten.se/trad/hur-vet-man-att-svaret-inte-far-omvant-tecken/ 

Ja, det förstår jag. Men jag förstår inte själva formeln U=E⁰₊-E⁰_-

Hur kommer man fram till den?

Om vi tar Daniells element som exempel.

E⁰₊ anger spänningen för en galvanisk cell med Cu/Cu2+ och H2/H+.

E⁰_- anger spänningen för en galvanisk cell med Zn/Zn2+ och H2/H+.

U anger spänningen för en galvanisk cell med Cu/Cu2+ och Zn/Zn2+. Väteelektroden förkortas alltså bort när man gör beräkningen U=E⁰₊-E⁰_- på samma sätt som i din andra tråd som jag länkade till.

Ja men den metoden förutsätter att man redan accepterar formeln U=E⁰₊-E⁰_-. Det jag undrar är hur man härleder den formeln. I elläran har jag aldrig sett något liknande, och i mitt kurskompendium härleds den tyvärr aldrig.

Man kan utnyttja sambandet

$\Delta G_r^o=-nFE^0$

där n är antalet elektroner som överförs vid redoxreaktionen och F är Faradays konstant. Då kan man skriva om ekvationen i termer av Gibbs energi istället så att det blir en summa av Gibbs energier. Att man sedan kan addera och subtrahera Gibbs energier är en följd av Hess lag:

https://en.wikipedia.org/wiki/Hess's_law?wprov=sfti1

Eller så visar man att det stämmer genom experiment.