某一元素的元素電勢圖,是對該種元素的標準電極電勢數據的總結。 這種圖又稱為「拉蒂麥爾圖(Latimer diagram)」,其名稱來自於其提出者,美國化學家Wendell Mitchell Latimer。

結構

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在元素電勢圖中,元素的最高氧化態物種位於最左側,而自左向右,元素的氧化態依次順序下降(例如對於元素,從左向右的物種順序將會是這樣:O2(0價),H2O2(-1價),H2O(-2價))。 隨後,物種間用一些箭頭連接起來,方向從高氧化態指向低氧化態。而還原電位則以伏特為單位,寫在箭頭上面。氯的元素電極電勢圖可表示為

 

例如,在O2H2O2間的箭頭上的數值為+0.70,那就說明反應O2(g) + 2H+ + 2e ⇄ H2O2(aq)的標準電極電勢為+0.70V.

應用

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元素電勢圖常被用於構建自由能-氧化態圖。這是由於ΔrGo = -νFEo,即電極電勢是(一定程度上)對還原反應的自由能的反映,而元素電勢圖又是對電極電勢的簡明概括。對於連續發生的反應(例:從O2到H2O2再從H2O2到H2O)其自由能變之和與總反應(即從O2到H2O)的自由能變是相同的,這與蓋斯定律是一致的。這一點可以用於找出任意不相鄰物種的電極電勢,而知道各個物種間的電極電勢是製作自由能-氧化態圖的必要條件。

對元素電勢圖的簡要檢查就可以指示出水溶液中某物種是否穩定:若右側數值大於左側的,則它會歧化為兩邊的物種;反之,則兩邊的物種會發生歸中。注意:這一方法只能說明反應能否發生,反應速率則與動力學因素有關。

參閱

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參考文獻

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  • P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong, "Inorganic Chemistry", Fourth Edition, OUP, 2006
  • P. H. Rieger, "Electrochemistry", Second Edition, Springer, 1994 [1]