標準電極電位

液面が異なる2つの容器を考えてみましょう。接続すると、液体は高いレベルから低いレベルに流れます。個々の流体レベルを測定することにより、流れの方向を予測できます。

一方、ガルバニックセルでは、個々の電極電位を知ることで、電子の酸化剤、還元剤、および流れを予測するのに役立ちます。ここで、各ハーフセルには対応する電極電位があります。ただし、個々の電極電位を直接測定することはできず、2つのハーフセル間の電位差のみを測定することができます。では、どのように計算されるのでしょうか?

個々の電極電位を決定するために、一方の電極にゼロの電位が割り当てられ、もう一方の電極の電位がそれに対して測定されます。

電位がゼロの電極は、標準状態の条件下での水素電極であり、標準水素電極(SHE)とも呼ばれます。SHEは25°Cで作動し、不活性白金電極を部分的に1モル塩酸に浸し、1気圧で水素ガスの流れにさらします。

亜鉛電極をSHEに接続すると、その質量が減少し、Zn²⁺イオンに酸化されることを示します。水素ガスの生成が同時に増加すると、水素イオンが減少します。

したがって、亜鉛はアノードであり、SHEはカソードです。亜鉛の標準電極電位は-0.76Vで、SHEよりも酸化電位が大きいことを示しています。

しかし、銅電極をSHEに接続すると、Cu²⁺が銅に還元されるにつれてその質量が増加します。したがって、銅はカソードであり、SHEはアノードです。銅の標準低減電位+0.34Vは、SHEよりも大きな還元電位を示しています。

標準電極電位は、発生する酸化または還元の尺度を提供し、正が正であるほど、標準条件下での還元の傾向が大きくなります。

酸化還元反応の方向と自発性は、個々の標準電極電位を調べることによって決定されます。

電極電位の正の合計は、自発的な反応を意味します。したがって、亜鉛をアノード、銅をカソードとし、セル電位が+1.10 Vの銅-亜鉛ガルバニックセルの場合、両方のハーフセル反応は順方向に自発的に発生します。

最後に、標準電極電位は固有の特性であり、半反応化学量論の変化の影響を受けません。