还原电位
电活性物质发生电还原反应时的电极电位
还原电位又称氧化还原电位(英語:Redox potential),指的是电活性物质发生电还原反应时的电极电位[1]。还原电位的单位是伏特或毫伏。每种电活性物质有其特定的还原电位,还原电位值越正,代表该物质具有更强的得电子能力,即氧化性。氧化还原电位也可以反映水的抗菌能力[2]
测量与解释
编辑在水溶液中,还原电位衡量的是当引入新的物质时,溶液得到或失去电子的趋势。当溶液的还原电位比新物质高时,溶液有从新物质获得电子,即氧化新物质的趋势;当溶液的还原电位比新物质低时,溶液有失去电子给新物质,即被新物质氧化的趋势。由于绝对电极电位的值几乎无法确定,一般通过将标准电极、惰性感应电极和溶液通过盐桥连接来确定各物质的电极电位。[3]
感应电极一般由铂制成,有时候也用金或石墨。标准氢电极作为标准电极来决定所有电活性物质的标准还原电位。但这种电极容易损坏,不易用于实际测量。由于性质比较稳定,其它的标准电极如氯化银电极和飽和甘汞電極也是常用的标准电极。
很多因素会影响到电活性物质的还原电位的测量,比如溶液温度、pH值、反应是否可逆、多氧化还原对、电极中毒、较小的交换电流和惰性氧化还原对等。于是,实验测量很少能与计算值吻合。不过还原电位的变化趋势是研究氧化还原反应的重要工具。
标准还原电位
编辑标准还原电位( )是在标准状况下测量的: 25摄氏度, 参加化学反应的各离子的活度都是1, 而每种气体的分压也均是1巴,金属均保持纯态。
能斯特方程
编辑对于以下的半电池反应:
标准电极电位 有以下表达
此处 指的是标准吉布斯自由能变,n指的是电子的转移数,F是法拉第常数。
能斯特方程描述了pH和 之间的关系:
参考文献
编辑- ^ 还原电位. 术语在线. 全国科学技术名词审定委员会事务中心. [2021-04-22]. (原始内容存档于2021-04-22).
- ^ Trevor V. Suslow, 2004. Oxidation-Reduction Potential for Water Disinfection Monitoring, Control, and Documentation, University of California Davis, http://anrcatalog.ucdavis.edu/pdf/8149.pdf (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- ^ vanLoon, Gary; Duffy, Stephen. Environmental Chemistry -(*Gary Wallace) a global perspective 3rd. Oxford University Press. 2011: 235–248. ISBN 978-0-19-922886-7.