還原電位

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

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，有時候也用金或石墨。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和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

參見：標準氫電極

標準還原電位（${\displaystyle E_{0}}$）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巴,金屬均保持純態。

能斯特方程

對於以下的半電池反應:

${\displaystyle aA+bB+n[e^{-}]+h[{\ce {H+}}]=cC+dD.}$

標準電極電位${\displaystyle E_{0}}$有以下表達

${\displaystyle E_{0}({\text{volts}})=-{\frac {\Delta G^{\ominus }}{nF}},}$

此處${\displaystyle \Delta G^{\ominus }}$指的是標準吉布斯自由能變，n指的是電子的轉移數,F是法拉第常數。

能斯特方程描述了pH和${\displaystyle E_{h}}$之間的關係:

${\displaystyle E_{h}=E_{0}+{\frac {0.05916}{n}}\log \left({\frac {\{A\}^{a}\{B\}^{b}}{\{C\}^{c}\{D\}^{d}}}\right)-{\frac {0.05916\,h}{n}}{\text{pH}},}$^{[來源請求]}

參考文獻

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，存於互聯網檔案館）
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.