電気化学シリーズの応用

標準条件（1気圧、1M濃度、298K）で、標準還元電位が高い順に元素を並べたものを電気化学級数と呼びます .

電気化学シリーズとその還元ポテンシャル:

電気化学シリーズの応用:

(I) 細胞反応の実現可能性を確認する –

EMFがその特定の方向に正である場合、化学反応が可能です。そうでなければ、反応は実行できません。

例:Zn l ZnSO4 ll CuSO4 l Cu E=+1.10 ボルト (実現可能)

Cu l CuSO4 ll ZnSO4 l Zn E=-1.10 ボルト (実現不可能)

E の値から、亜鉛は銅を還元できますが、銅は亜鉛を還元できないことがわかります。

(II) 反応の自発性をチェックする –

標準状態では △Go =– n F Eo

EMF が正の場合、反応が自発的な場合、△G は負です。

EMF が負の場合、反応が非自発的な場合、△G は正です。

EMF が 0 の場合、△G は 0 であり、これが平衡の条件です。

(II) 金属の反応性 –

金属は、電子を容易に失う場合、つまり陽イオンを形成する傾向がある場合、反応性があります。標準還元電位の負の値が大きいか正の値が小さい金属は、電子を急速に失い、反応性が高くなります。したがって、電気化学系列の上部に配置された金属は、電気化学系列の下部に配置された金属よりも活性が高くなります。したがって、電気化学系列は、Li が Cu よりも反応性が高いことを意味します。

第 1 族および第 2 族の金属は負の還元電位が高いため、酸に容易に溶解します。

金属の反応性は、元素の陽性特性として研究することもできます。

金属と同様に、還元電位の値が大きくなると減少します。次の部門で学ぶことができます:

• 強い電気陽性金属の標準的な還元電位は、約 -2.0 ボルトまたはそれ以上のマイナスです。

• 中程度の陽性金属の標準的な還元電位は 0.0 ボルトから約 -2.0 ボルトです。
• 弱陽性金属は水素の下に配置され、正の還元電位値を持ちます。

(III) 置換反応のパターン –

電気化学級数が高い金属は、級数が低い溶液から金属を置換します。つまり、標準還元電位の負の値が高いほど、別の金属を置換する傾向が強まります。

例:鉄と鉄の上の金属は、水から水素を放出することができます。

(IV) 金属の還元性 –

金属の性質を減らすことは、電子を失う傾向に依存します。負の還元電位値が高いほど、電子を失う傾向が強くなります。電気化学系列でリチウムからフッ素に移行するにつれて、それらの還元性は低下します。したがって、リチウムは最強の還元剤であると言えます。

(V) 非金属の酸化性 –

金属の酸化性は、電子を受け取る傾向に依存します。以上が潜在的な削減値です。高いほど、電子を受け入れる傾向があります。このように、酸化性は電気化学系列の上から下に向かって増加します。したがって、F2 は Cl2 よりも強力な酸化剤であると言えます。

(VI) 金属酸化物の熱安定性 –

熱安定性とは、高温での金属酸化物の安定性を指し、金属の電気陽性の性質に依存します。金属の陽性特性は上から下に減少するため、熱安定性も上から下に減少します。電気化学系列で下に来る金属は不安定な酸化物を形成し、加熱すると分解します。

(VII) 電気分解の生成物 –

溶液中に2種類以上のイオンが存在する場合。それらは、電気分解中の好みに応じて電極で解放されます。標準還元電位の高い値を持つ陽イオンは、最初に陰極で放電されます。同様に、低い標準還元電位値を持つ陰イオンは、陽極で最初に放出されます。

例:Cu2+、SO42-、H+、および OH– イオンを含む CuSO4 の水溶液を電気分解すると、Cu2+ イオンが陰極で放出され、OH– イオンが陽極で放出されます。

結論

電気化学系列は、標準還元電位の値に基づいた要素の配置です。そして、この配置を見ることで、さまざまな要素の相対的な振る舞いを理解することができます。説明できる特性には、酸化物の熱安定性、非金属の酸化性、金属の還元性、置換反応のパターンなどがあります。