電気化学シリーズチャート

電気化学シーケンスは、標準条件下での標準電極電位の昇順または降順での元素またはそれらのイオンの配置として定義されます。電極電位は還元電位でもあり、標準水素電極とも呼ばれる水素電極の標準電極電位と比較することにより、多くの要因について計算されます。

電気化学シリーズ チャートの紹介

それらのイオンと接触する電極（金属と非金属）は、それらの標準還元電位または標準酸化電位値に基づいて配置されているとします。その場合、結果として得られるシーケンスはエレメンタル電気です。これは、化学的または電気化学的、またはアクティブなシリーズと呼ばれます。一連の標準電極電位は、標準水素電極 (SHE) と比較してさまざまな電極の電位を測定することによって確立されました。

国際条約によると、半反応を低減するための電極の標準電位が表にされており、電極が標準水素電極の陰極として振る舞う傾向が示されています。

減少した半反応の正の E ° 値を持つ電極は、実際には標準水素電極の陰極として機能します。対照的に、減少半反応の負の E ° 値を持つ電極は、代わりに標準水素電極増加の陽極として機能します。

電気化学系列を下の表に示します。セルの標準状態電位は、標準状態条件下でのセル電位であり、25 °C および 1 気圧で 1 mol/L (1M) の濃度で推定されます。

電気化学系列の定義

活性系列とも呼ばれる電気化学系列は、電極電位値の昇順で要素の配置を記述するリストです。このシリーズは、各種電極と標準水素電極の電位を測定することによって構築されました。

電気化学シリーズ チャート

電気化学シリーズの特長

水素の電極電位（標準水素電位、SHE）は定義上0.00です。他のすべての可能性は、このコンテキストで定義されます。

非常に正の電極電位を持つ半電池 (元素/イオンのペア) は、電気化学系列で高くなります。それらは強力な酸化剤です。

負電位の半電池は還元剤です。還元力が大きいほど、値は負になります。

通常、金属は陽性で、非金属は陰性です。次の金属は最も反応性が高いです。

列の上部にある非金属が最も活発です。したがって、反応性は中心に沿って最も低くなります。シリーズの下部金属は、シリーズの上部金属を減らすことができます。同様に、シリーズの上部にある非金属は、シリーズの下部にある金属と非金属を酸化できます。

電気化学シリーズの重要な特徴

水素よりも強い還元剤である物質は、水素より上にランク付けされ、標準還元電位の負の値を持ちます。

還元電位の正の値を持ち、一連の水素の下に配置されるすべての物質は、水素よりも弱い還元剤です。

H+ イオンよりも強い酸化剤である物質は、一連の水素の下に置かれます。

上部の金属 (標準還元電位の負の値が高い) は、電子を簡単に失います。これらは活性金属です。

下部の非金属 (標準還元電位の正の値が高い) は、電子を受け入れやすい傾向があります。これらはアクティブな非金属です。

電気化学シリーズの重要性

セルEMFの計算

各電気化学セルは、各電極上の 2 つのハーフセルで構成されています。各半電池は反応を起こします:酸化ともう一つは還元です。すべての反応に対応して、酸化電位と還元電位という電位があります。

セル EMF (Ecell) は、セルの酸化電位と還元電位の合計です。これは、細胞内反応全体の自発性を測定します。また、細胞ができる仕事の尺度でもあります。電気化学シリーズは、半電池の標準電極電位を読み取り、それらを適切に加算することで、電池の EMF を測定するのに役立ちます。

E∘cell =E∘red–E∘oxd

ここで、E∘red は還元半電池の標準還元電位、E∘oxd は酸化半電池の標準還元電位です。

反応の自発性の測定

酸化還元反応の実現可能性または自発性は、対応する反応の起電力に直接関係しています。

細胞の EMF が正の場合、反応は自発的です。

セルの起電力が負の場合、応答は自発的ではありません。

したがって、反応物と生成物を調べることによって、酸化還元反応が自発的に発生するかどうかを判断することができます。還元半反応と酸化半反応の両方の式を書きなさい。次に、適切に、電気化学シーケンスに基づいて標準電極電位を追加します。

得られた細胞の EMF は、反応が自発的かどうかを示します。

ギブスの自由エネルギーの推定

ギブズ自由エネルギー (ΔG∘cell) は、反応自発性のもう 1 つの尺度です。セル起電力（E∘cell）とは次のように関係しています。

ΔG∘cell =−nFE∘cell

ここで、n は反応に関与する電子の数、F はファラデー定数で、96.485 Coulomb-mol-1

ここでも、セルの EMF コードに基づいて:

細胞の EMF が負の場合、ギブスの自由エネルギーは正であり、応答は自発的ではありません。

細胞の EMF が正の場合、ギブズの自由エネルギーは負であり、応答は自発的です。

結論

電気化学的シーケンスは、水素スケールに関して要素の還元電位を取ります。ここで、Eo =ゼロです。元素の還元ポテンシャルの標準的な定義は、「元素が還元を受ける確率の尺度」です。

元素の還元電位が大きいほど、還元されやすくなります。一方、還元電位が低い元素は、はるかに速く簡単に酸化されます。

負または低い還元電位を持つ元素は、容易に電子を失います。

正またはそれ以上の還元電位を持つ元素は、電子を簡単に失うことはありませんが、電子を簡単に獲得します。

負の標準還元電位を持つより強力な還元剤は、通常、水素下の電気化学系列で見られます。ただし、このシリーズでは弱い

正の標準還元電位を持つ還元剤は、水素の上に識別されます。

グループを下に移動すると、還元剤の強度が増加し、酸化剤の強度が減少します。同様に、シリーズを下に移動するにつれて、金属の陽性と活動が増加または強化されます。非金属の場合は減少します。