Представим себе, что есть у нас электролит. В него опущено два разных электрода (металлических прутка), соединённых за пределами электролита проводом. В таком случае один из электродов обязательно возьмёт на себя роль анода и будет стремиться отдать электроны во внешнюю цепь, а другой – катода, который электроны, напротив, принимает из внешней цепи.
Как понять, кто какую роль на себя примет? А нужно просто измерить напряжение между электродами, да посмотреть, в какую сторону течёт ток. Электроны идут от того, кто отдаёт, к тому, кто забирает, по проводу.
Разница в «желании» отдавать/забирать электроны у разных металлов создаёт напряжение (как давление воды в трубе). Это напряжение и заставляет электроны двигаться.
Однако знать одно только напряжение (разницу потенциалов) как-то неинтересно и неинформативно. В самом деле: условно разница в 0,7 может быть как между 1 и 0,3, так и между 10001 и 10000,3.
Поэтому было принято решение, что полезно для электрохимических измерений ввести некоторый стандартный электрод, потенциал которого всегда считается нулём. Для этого были выбраны конкретные условия измерения и конкретный материал.
Электрод – платиновая пластинка. Электролит – водный раствор кислоты с известной активностью ионов H⁺ (обычно это ≈1 М HCl). Через электролит пропускают молекулярный водород под давлением 1 бар.
В зависимости от того, с каким электродом сравнивают, наш стандартный может работать либо как анод (окисление H₂ → 2H⁺ + 2e⁻), либо как катод (восстановление 2H⁺ + 2e⁻ → H₂).
Решили, договорились. Теперь осталось только перебрать всевозможные электроды и составить большие таблицы для пухлых справочников, чтобы всем было удобно. Чем активно и занимались весь двадцатый век.