一般に活動系列とも呼ばれる電気化学系列は、電極電位値の上昇順にコンポーネントの配置を説明するリストです。このシリーズは、いくつかの電極と標準水素電極 (SHE) の電位を比較することによって作成されています。
電気化学系列では、イオンと接触する電極 (金属および非金属) は、それらの標準的な還元または酸化電位の値に基づいて編成されます。標準電極電位は、標準環境下でハーフセルを標準水素電極に接続したときの電圧を測定することによって得られます。
電気陽性および電気陰性要素
溶液に電子を失う傾向が強い元素 (水素以外) は、通常、陽性に分類されます。同様に、電子を受け取る要素は電気陰性であると見なされます。それらは、一連の要素の水素よりも下にあることがよくあります。いずれにせよ、電気化学系列を見れば、金属が塩から互いに置き換わる順序を理解することができます。そのため、電気陽性金属はしばしば酸から水素を置き換えます.
電気化学シリーズ チャート
電気化学シリーズ チャートは、同等の金属と異なる金属を示す簡単な方法です。屋根葺き職人の場合、材料に関してどのような互換性の問題が存在するかを知る必要があります。このチャートでは、一般的な屋根材 (および希少な金属) が示されています。最も基本的な言葉で言えば、このスケールで互いに離れて存在する金属は、近くにある金属よりも高い腐食傾向で反応します. (つまり、亜鉛と銅 =互いに遠く離れています。これは、亜鉛でコーティングされた屋根に水を排出する銅のパイプが決してないことを意味します)。 4
| 反応 | 標準電極電位 (E°) 25 °C でのボルト |
| F2(g) + 2e– 2F–(aq) | +2.87 |
| H2O{aq) + 2H+(aq) + 2e– 2H2O(1) | + 1.77 |
| Au+(aq) + e– Au(s) | + 1.68 |
| Cl2(g) + 2e– 2c1–(aq) | + 1.36 |
| O2(g) + 4H+(aq) + 4e– 2H2O(1) | + 1.23 |
| Bri{I) + 2e– 2Br–(aq) | + 1.09 |
| Ag+(aq) + e– Ag(s) | +0.80 |
| Fe H(aq) + e– Fe2+(aq) | +0.77 |
| 02(g) + 2H+(aq) + 2e– H202(aq) | +0.68 |
| 12(s) + 2e– 21–(aq) | +0.54 |
| O2(g) + 2H2O(1) + 4e– 4OH–(aq) | +0.40 |
| Cu2+(aq) + 2e– Cu(s) | +0.34 |
| Sn4+(aq) + 2e– Sn2+(aq) | +0.15 |
| S(s) + 2H+(aq) + 2e– H2S(g) | +0.14 |
| 2H+(aq) + 2e– H2(g) | 0.00 |
| Pb2+(aq) + 2e– Pb(s) | -0. 13 |
| Sn2+(aq) + 2e– Sn(s) | -0.14 |
| Ni2+(aq) + 2e– Ni(s) | -0.23 |
| Co2+(aq) + 2e– Co(s) | -0.28 |
| Fe2+(aq) + 2e– Fe(s) | -0.44 |
| Zn2+(aq) + 2e–Zn(s) | -0.76 |
| 2H2O(1) + 2e–H2(g) + 2OH–(aq) | -0.83 |
| Mn2+(aq) + 2e– Mn(s) | –1.03 |
| Al 3+(aq) + 3e– Al(s) | -1.67 |
| Mg2+(aq) + 2e–Mg(s) | -2.34 |
| Na+(aq) + e– Na(s) | -2.71 |
| Ca2+(aq) + 2e– Ca(s) | –2.87 |
| K+(aq) + e– K(s) | –2.93 |
| Li+(aq) + e– Li(s) | -3.02 |
電気化学シリーズの応用
<オール>電気化学シリーズにより、適切な酸化剤または還元剤を見つけることができます。電気化学シリーズの上部に表示されるすべてのアイテムは、良好な酸化剤です。つまり、標準還元電位の正の値を持ちますが、電気化学シリーズの下部に表示されるアイテムは、良好な還元剤です。つまり、標準の負の値を持ちます。削減の可能性。
- 電気化学セルの標準起電力 (E0) の計算
セルの通常の起電力は、2 つの半セルの従来の還元反応の合計です:還元半セルと酸化半セル
Eocell =Eored + Eoxi
慣例により、標準酸化電位は常に還元電位で表されます。
したがって、標準酸化電位 (Eoxi) =– 標準還元電位 Eored
したがって、Eocell =(還元半電池の標準還元電位) – (酸化半電池の標準還元電位) (酸化半電池の標準還元電位)
酸化は陽極で起こり、還元は陰極で起こります。したがって、Eocell =Eocathode – Eoanode
- レドックス反応の実現可能性の予測
自由エネルギー変化 (ΔG) が負の場合、任意のレドックス反応が突然発生する可能性があります。自由エネルギーは、次の方法でセル起電力に接続されます:
ΔGo =nFEo
ここで、n は関係する電子の数、F はファラデー定数、Eo はセル起電力です。
- Eo が正の場合、ΔGo は負になる可能性があります。
- Eo が正の場合、細胞の反応は自発的で、電気エネルギー源として機能します。
- 結果が陰性の場合、自発的な反応は起こりません。
- 酸化還元反応の Eo の結果の値は、別の金属容器に保管されている場合の金属塩溶液の安定性を決定する上で不可欠です。
- 電解生成物の予測
場合によっては、2 種類以上の正イオンと負イオンが溶液中に存在し、電気分解中に一部の金属イオンが他の金属イオンより優先して電極で放電または解放されます。一般に、このような競合では、より強い酸化剤であるイオン (標準還元電位の高い値) が最初に陰極で放出されます。
電気化学系列の重要性
- 電気化学系列では、元素の還元電位は、Eo =ゼロの水素スケールに関連して取得されます。定義によると、コンポーネントの標準還元ポテンシャルは、コンポーネントが還元を受ける傾向の尺度として述べられています。
- 成分の還元電位が大きいほど、より容易に還元されます。一方、還元力がほとんどない元素は、かなり急速かつ容易に酸化されます。
- 代わりに、何の努力もせずに電子を放棄する元素は、負またはより低い還元電位を持っています。電子を受け取るのではなく、容易に電子を放棄しない元素は、正またはそれ以上の還元電位を容易に持ちます。
- 負の標準還元電位を持つ強力な還元剤は、多くの場合、電気化学系列で水素の下に配置されます。一方、正の標準還元電位を持つ弱い還元剤は、一連の水素の上に位置します。
結論:
活動シリーズまたは電気化学シリーズは、電極電位値の増加という観点からコンポーネントのグループ化で構成されるリストです。標準水素電極（SHE）を電位電極として分析・評価し、シリーズ化しました。すべての電極 (金属および非金属) は、それらのイオンとの相互作用に従って、標準酸化および還元電位の異なる値に基づいて、電気化学系列にグループ化されます。
