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還原電位

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還原電位又稱氧化還原電位(英語:Redox potential),指的是電活性物質發生電還原反應時的電極電位[1]。還原電位的單位是伏特或毫伏。每種電活性物質有其特定的還原電位,還原電位值越正,代表該物質具有更強的得電子能力,即氧化性。氧化還原電位也可以反映水的抗菌能力[2]

測量與解釋

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在水溶液中,還原電位衡量的是當引入新的物質時,溶液得到或失去電子的趨勢。當溶液的還原電位比新物質高時,溶液有從新物質獲得電子,即氧化新物質的趨勢;當溶液的還原電位比新物質低時,溶液有失去電子給新物質,即被新物質氧化的趨勢。由於絕對電極電位英語Absolute electrode potential的值幾乎無法確定,一般通過將標準電極、惰性感應電極和溶液通過鹽橋連接來確定各物質的電極電位。[3]

感應電極一般由鉑製成,有時候也用石墨標準氫電極作為標準電極來決定所有電活性物質的標準還原電位。但這種電極容易損壞,不易用於實際測量。由於性質比較穩定,其它的標準電極如氯化銀電極飽和甘汞電極也是常用的標準電極。

很多因素會影響到電活性物質的還原電位的測量,比如溶液溫度、pH值、反應是否可逆、多氧化還原對、電極中毒、較小的交換電流和惰性氧化還原對等。於是,實驗測量很少能與計算值吻合。不過還原電位的變化趨勢是研究氧化還原反應的重要工具。

標準還原電位

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標準還原電位()是在標準狀況下測量的: 25攝氏度, 參加化學反應的各離子的活度都是1, 而每種氣體的分壓也均是1,金屬均保持純態。

能斯特方程

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對於以下的半電池反應:

標準電極電位有以下表達

此處指的是標準吉布斯自由能變,n指的是電子的轉移數,F法拉第常數

能斯特方程描述了pH和之間的關係:

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參考文獻

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  1. ^ 还原电位. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會事務中心. [2021-04-22]. (原始內容存檔於2021-04-22). 
  2. ^ 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頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
  3. ^ vanLoon, Gary; Duffy, Stephen. Environmental Chemistry -(*Gary Wallace) a global perspective 3rd. Oxford University Press. 2011: 235–248. ISBN 978-0-19-922886-7.