標準電極電位
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標準電極電位是可逆電極在標準狀態及平衡態時的電位,也就是標準態時的平衡電位,記作、
或
,上標
表示標準態。標準狀態的溶質活度每公升1莫爾,氣體壓力10萬Pa,溫度一般為298K。
雖然電池的電動勢可以直接測定,但單一可逆電極的標準電極電位卻只有相對值沒有絕對值,而且隨溫度、濃度和壓力而變。電極電位的基準是標準氫電極:標準狀態的H⁺/H₂電極電位定為0V,即
,其他電極電位的值在此基礎上獲得。當某半電池和標準氫電池電極相連時為負極,該半電池的半反應的標準電極電位為負值,且絕對值與電池電動勢相等;若為正極則相反。這樣求得的值稱作還原電位,總反應的標準電極電位也就是兩個半反應標準電極電位的差,Eo為正時反應自發。
任何溫度下標準氫電極的標準電極電位值都為0,但其他電極電位值會受到溫度影響。以Ni/NiO電極為例,它可以用作高溫偽參比電極,電極電位在0至400°C大致符合以下公式:[1]
,T為溫度
標準電極電位可以實驗或熱力學計算獲得。,標準氫電極的反應自由能是零,水合氫離子和水合電子的標準生成自由能也是零,這樣便可計算眾多無法用實驗測得的標準電極電位值(如氟氣)。標準電極電位沒有加成性,要想求相加得到的第三反應的標準電極電位,還需要藉助上述公式來求解。
標準電極電位不隨半反應的方向和計量係數改變,但它受到濃度和反應物形態影響。非標態的電極電位值可以能斯特方程式求得。標準電極電位值只是熱力學數據,不可用於預測反應速率和其他動力學性質,而且它的值在水溶液體系中測定,不可用於其他溶劑或高溫時的反應。
- 能斯特方程式:
標準電極電位有很大的實用價值,可用來判斷氧化劑與還原劑的相對強弱,判斷氧化還原反應的方向,計算原電池的電動勢、反應自由能、平衡常數,計算其他半反應的標準電極電位,等等。將半反應按電極電位由低到高排序,可以得到標準電極電位表,可十分簡明判斷氧還反應的方向。