标准电极和标准电池电位
电极电位
- 的电极(还原)电位(E)是一个值,表示物质是多么容易减少
- 这些都是用可逆半方程来证明的
- 这是因为在两种不同氧化态的相关物种之间存在氧化还原平衡
- 例如,如果你将一根锌金属棒浸入含有锌离子的溶液中,锌原子会失去电子形成锌离子,同时锌离子获得电子成为锌原子
- 这会引起氧化还原平衡
- 在写这个题目的半方程时,电子总是写在左边(演示简化)
- 不同物种的平衡位置是不同的,这就是为什么不同物种会有电极(还原)电位
- 越积极的(或低负电荷)的电极电势更有可能这是由那个物种来经历的减少
- 平衡位置更倾向于正确的
- 例如,溴的正极电势在下面,表明它很可能被还原并形成溴(Br-)离子
Br2(l) + 2e-⇌2溴-(aq)电压= +1.09 V
- 越负(或正电越低)电极电位越低,该物种发生还原的可能性就越小
- 平衡位置更倾向于左
- 例如,钠的负极电势表明,钠(Na+)离子会还原为钠原子
Na+(aq) + e-⇌Na(s)电压= -2.71 V
标准电极电位
- 平衡位置和电极电位取决于以下因素:
- 温度
- 气体压力
- 试剂浓度
- 因此,为了能够比较不同物种的电极电位,它们都必须用一个共同的参考或标准来测量
- 标准条件在比较电极电位时也必须使用
- 这些标准条件是:
- 离子浓度为1.00 mol dm3
- 温度是298 K
- 压力为1atm
- 电极电位是相对于一种叫做a的东西来测量的标准氢电极
- 标准氢电极的值为0.00 V,所有其他电极的电势都与该标准进行比较
- 这意味着电极电势总是用a来表示标准电极电位(Eꝋ)
- 的标准电极电位(Eꝋ)电压产生时是a标准的半电池连接到标准氢电池在标准条件下
- 例如,溴的标准电极电位表明,相对于氢半电池,溴更容易被还原,因为它有一个更积极的Eꝋ价值
Br2(l) + 2e-⇌2溴-(aq)Eꝋ= +1.09 v
2 h+(aq) + 2e-⇌H2(g)Eꝋ= 0.00 v
- 另一方面,钠的标准电极电势表明,相对于氢半电池,它不太可能被还原,因为它有一个更多的负面Eꝋ价值
Na+(aq) + e-⇌Na (s)Eꝋ= -2.71 v
2 h+(aq) + 2e-⇌H2(g)Eꝋ= 0.00 v
标准细胞电位
- 一旦Eꝋ半细胞是已知的电压一个电化电池由两个半单元组成即可计算
- 这些可以是任何半电池,两者都不是标准的氢电极
- 这也被称为标准细胞电位(E细胞ꝋ)
- 标准细胞电势是Eꝋ在两个半细胞之间
- 例如,由溴和钠半电池组成的电化学电池具有E细胞ꝋ:
E细胞ꝋ= (+1.09) - (-2.71)
= +3.80 v
标准氢电极
- 当金属棒放在水溶液中,a氧化还原平衡是在金属离子和原子之间建立的
- 例如,铜原子得到氧化以铜离子的形式进入溶液
Cu(s)→Cu2 +(aq) + 2e-
铜离子的氧化
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- 铜离子从金属棒上获得电子,并以金属原子的形式沉积在金属棒上
铜2 +(aq) + 2e-→铜(s)
铜离子还原
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- 当平衡建立时,率铜的氧化还原率是平等的
- 不同金属的氧化还原平衡位置不同
- 铜更容易减少,因此平衡进一步向正确的
铜2 +(aq) + 2e-⇌Cu (s)
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- 钒更容易氧化,因此平衡进一步向左
V2 +(aq) + 2e-⇌V (s)
- 金属原子和离子在溶液中引起电势(电压)
- 这种潜力无法测量直接但是金属/金属离子体系之间的电势与另一个系统可以被测量
- 这个值称为the电极电位(E),以伏
- 电极电位是电压测量一个半细胞与另一个半细胞的比较
- 通常,用于比较的半格是标准氢电极
标准氢电极
- 的标准氢电极半格是用作参考电极包括:
- 氢气与氢平衡+浓度为1.00 mol dm的离子3(1台atm机)
2 h+(aq) + 2e-⇌H2(g)
-
- 一个惰性铂与氢气和H接触的电极+离子
- 当标准的氢电极连接到另一个半电池时,会产生电流标准电极电位这个半电池的电量可以从电压表中读出
半电池的标准电极电位可以通过将其连接到标准氢电极来确定