編審觀點:
氧化還原電位是氧化還原反應半反應的電極電勢。
原則上,任何氧化還原反應都可以設計成半電池,兩個半池連通,都可以形成原電池、向外電路釋放電流。兩個半電池連通後可產生電流表明,兩個電極的電位(也稱「電勢」)是不同的。物理學規定:電流從正極流向負極,正極的電勢高於負極;電池的電動勢等於正極電極電勢與負極電極電勢之差:E=φ+-φ-。
電池的電動勢可以直接測定,但電極電勢無法測定絕對值、只能測相對值,這就需要有一個基準電極與所需測定的電極連通形成原電池,再測得該原電池的電動勢做為被測電極電勢的相對值。測定時所用的基準電極是標準氫電極。
根據國際規定,298K時含H+濃度為1mol/L的溶液、1標準大氣壓的氫氣的電極,稱為標準氫電極(其構造如下圖所示),並規定其電極電勢φθ(H+/H2)=0。
氫電極
用氫電極為基準的原因之一是該電極的電極電勢十分穩定,所以可用來測定其它半反應的電極電勢。當某半電池與標準氫電極相連時為正極,則該半電池的半反應的電極電勢為正值,例如:半電池Cu2+(1mol/L)/Cu(298K)與標準氫電極相連時並測得電動勢為0.34V,則φθ(Cu2+/Cu)=0.34V。反之,當某半電池與標準氫電極相連時為負極,則該半電池的半反應的電極電勢為負值,例如:
半電池Zn2+(1mol/L)/Zn(298K)與標準氫電極相連時並測得電動勢為-0.76V,因此,φθ(Zn2+/Zn)=-0.76V。(這裡都是標準態的電極電勢,簡稱標準電極電勢)
氧化還原電勢有多種理論價值和實際價值。可以用來:
比較氧化劑或還原劑的相對強弱,電極電勢的大小反映物質在水溶液中氧化還原能力的強弱。電極電勢高,對應電對中的氧化型物質是強氧化劑;還原型物質是弱還原劑;電極電勢低,對應電對中的還原型物質是強還原劑,氧化型物質是弱氧化劑。
計算原電池的標準電動勢E0和電動勢E。
氧化還原電勢還可以判斷氧化還原反應進行的程度。化學反應進行的程度可以根據標準平衡常數來衡量,氧化還原反應的標準平衡常數可根據有關電對的標準電極電勢求得,因此,用電極電勢可以判斷氧化還原反應進行的程度。
溶液的pH及物質的某些常數弱酸的pH、解離常數K、難溶化合物的溶度積Ksp、配合物的穩定常數Kf等都可以用測定電池電極電勢的方法求得。