標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい 英 えい standard electrode potential ）は、ある電気 でんき 化学 かがく 反応 はんのう 電極 でんきょく 反応 はんのう 標準 ひょうじゅん 状態 じょうたい 反応 はんのう 関与 かんよ 全 すべ 化学 かがく 種 しゅ 活 かつ 量 りょう 平衡 へいこう 状態 じょうたい 時 とき 電極 でんきょく 電位 でんい 標準 ひょうじゅん 電位 でんい 英 えい standard potential ）、標準 ひょうじゅん 還元 かんげん 電位 でんい 英 えい standard reduction potential ）とも呼 よ
標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい 標準 ひょうじゅん 水素 すいそ 電極 でんきょく 電位 でんい 基準 きじゅん ボルト ）として表 あらわ 約束 やくそく 標準 ひょうじゅん 水素 すいそ 電極 でんきょく 測定 そくてい 対象 たいしょう 電極 でんきょく 組 く 合 あ 作 つく 電池 でんち 標準 ひょうじゅん 状態 じょうたい 起電 きでん 力 りょく 標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい 等 ひと 規約 きやく 標準 ひょうじゅん 水素 すいそ 電極 でんきょく 電極 でんきょく 反応 はんのう 酸化 さんか 反応 はんのう アノード 反応 はんのう 表 あらわ 測定 そくてい 対象 たいしょう 電極 でんきょく 電極 でんきょく 反応 はんのう 全 すべ 還元 かんげん 反応 はんのう カソード 反応 はんのう 表現 ひょうげん
以下 いか 具体 ぐたい 例 れい 挙 あ 説明 せつめい
例 れい 酸素 さんそ 還元 かんげん 反応 はんのう 標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい
編集 へんしゅう
例 れい 次 つぎ 酸素 さんそ 還元 かんげん 反応 はんのう 標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい 考 かんが
O
2
+
4
H
+
+
4
e
−
⟶
2
H
2
O
{\displaystyle {\rm {O_{2}+4H^{+}+4e^{-}\longrightarrow 2H_{2}O}}}
反応 はんのう 基準 きじゅん 標準 ひょうじゅん 水素 すいそ 電極 でんきょく 反応 はんのう 次 つぎ 通 とお
2
H
2
⟶
4
H
+
+
4
e
−
{\displaystyle {\rm {2H_{2}\longrightarrow 4H^{+}+4e^{-}}}}
反応 はんのう 上記 じょうき 電極 でんきょく 反応 はんのう 電池 でんち 考 かんが 電池 でんち 標準 ひょうじゅん 状態 じょうたい 平衡 へいこう 状態 じょうたい 電気 でんき 化学 かがく 合 あ 考 かんが 電池 でんち 水素 すいそ 酸素 さんそ 燃料 ねんりょう 電池 でんち 反応 はんのう
酸素 さんそ 電極 でんきょく 還元 かんげん 反応 はんのう
μ みゅー
O
2
+
4
μ みゅー
H
+
+
4
μ みゅー
e
−
c
=
2
μ みゅー
H
2
O
{\displaystyle \mu _{\rm {O_{2}}}+4\mu _{\rm {H^{+}}}+4\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {c}}=2\mu _{\rm {H_{2}O}}}
水素 すいそ 電極 でんきょく 酸化 さんか 反応 はんのう
2
μ みゅー
H
2
=
4
μ みゅー
H
+
+
4
μ みゅー
e
−
a
{\displaystyle 2\mu _{\rm {H_{2}}}=4\mu _{\rm {H^{+}}}+4\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {a}}}
と表 あらわ 出来 でき 電子 でんし 電気 でんき 化学 かがく 酸素 さんそ 側 がわ μ みゅー c e- ）と水素 すいそ 側 がわ μ みゅー a e- ）で区別 くべつ 注意 ちゅうい 要 よう
上記 じょうき 二 ふた 式 しき 合 あ 電池 でんち 系 けい 全体 ぜんたい 釣 つ 合 あ 考 かんが
2
μ みゅー
H
2
+
μ みゅー
O
2
+
4
μ みゅー
H
+
+
4
μ みゅー
e
−
c
=
2
μ みゅー
H
2
O
+
4
μ みゅー
H
+
+
4
μ みゅー
e
−
a
{\displaystyle 2\mu _{\rm {H_{2}}}+\mu _{\rm {O_{2}}}+4\mu _{\rm {H^{+}}}+4\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {c}}=2\mu _{\rm {H_{2}O}}+4\mu _{\rm {H^{+}}}+4\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {a}}}
単体 たんたい 物質 ぶっしつ 標準 ひょうじゅん 生成 せいせい ギブズエネルギー は0と約束 やくそく
μ みゅー
H
2
=
μ みゅー
O
2
≡
0
[
J
⋅
m
o
l
−
1
]
{\displaystyle \mu _{\rm {H_{2}}}=\mu _{\rm {O_{2}}}\equiv 0~{\rm {[J\cdot mol^{-1}]}}}
となるから、上 うえ 式 しき 整理 せいり
4
μ みゅー
e
−
c
=
2
μ みゅー
H
2
O
+
4
μ みゅー
e
−
a
∴
μ みゅー
e
−
c
−
μ みゅー
e
−
a
=
2
μ みゅー
H
2
O
4
{\displaystyle 4\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {c}}=2\mu _{\rm {H_{2}O}}+4\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {a}}~~\therefore {\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {c}}-\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {a}}}={\frac {2\mu _{\rm {H_{2}O}}}{4}}}
ここで、この電池 でんち 起電 きでん 力 りょく E は、水素 すいそ 電極 でんきょく 電極 でんきょく 電位 でんい φ ふぁい a とおく）に対 たい 酸素 さんそ 電極 でんきょく 電極 でんきょく 電位 でんい φ ふぁい c とおく）との差 さ
E
=
(
ϕ
c
−
ϕ
a
)
=
μ みゅー
e
−
c
−
μ みゅー
e
−
a
−
F
=
2
μ みゅー
H
2
O
−
4
F
(
∵
μ みゅー
e
−
c
−
μ みゅー
e
−
a
=
−
F
(
ϕ
c
−
ϕ
a
)
)
{\displaystyle E=(\phi ^{c}-\phi ^{a})={\frac {\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {c}}-\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {a}}}{-F}}={\frac {2\mu _{\rm {H_{2}O}}}{-4F}}~~(\because \mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {c}}-\mu _{\rm {e^{-}}}^{\rm {a}}=-F(\phi ^{c}-\phi ^{a}))}
ここで、F はファラデー定数 ていすう である。
ネルンスト の提案 ていあん 標準 ひょうじゅん 水素 すいそ 電極 でんきょく 電極 でんきょく 電位 でんい φ ふぁい a ）は0ボルトと約束 やくそく
E
=
ϕ
c
=
2
μ みゅー
H
2
O
−
4
F
(
∵
ϕ
a
≡
0
[
V
]
)
=
2
×
(
−
237.178
)
×
10
3
[
J
⋅
m
o
l
−
1
]
−
4
×
9.64853415
×
10
4
[
C
⋅
m
o
l
−
1
]
≈
1.229
[
V
]
{\displaystyle {\begin{aligned}E=\phi ^{c}&={\frac {2\mu _{\rm {H_{2}O}}}{-4F}}~~(\because \phi ^{a}\equiv 0~{\rm {{[V]})}}\\&={\frac {2\times (-237.178)\times 10^{3}{\rm {[J\cdot mol^{-1}]}}}{-4\times 9.64853415\times 10^{4}{\rm {[C\cdot mol^{-1}]}}}}\approx 1.229{\rm {[V]}}\\\end{aligned}}}
以上 いじょう 酸素 さんそ 還元 かんげん 反応 はんのう 2 + 4H+ + 4e- → 2H2 Oの標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい
一般 いっぱん 的 てき 標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい 求 もと 方 かた
編集 へんしゅう
一般 いっぱん 電極 でんきょく 反応 はんのう 変化 へんか Δ でるた r G 0 に対応 たいおう 標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい E 0 とおくと、
Δ でるた
r
G
∘
=
−
z
F
E
∘
{\displaystyle \Delta _{r}G^{\circ }=-zFE^{\circ }}
の関係 かんけい
z
{\displaystyle z}
対象 たいしょう 電気 でんき 化学 かがく 反応 はんのう 移動 いどう 電子 でんし 数 かず
F
{\displaystyle F}
ファラデー定数 ていすう ）
代表 だいひょう 的 てき 標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい
編集 へんしゅう
各 かく 単体 たんたい 標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい
Li
-3.045
K
-2.925
Ca
-2.840
Na
-2.714
Mg
-2.356
Al
-1.676
Zn
-0.763
Fe
-0.440
Ni
-0.257
Sn
-0.138
Pb
-0.126
0.000
H
0.340
Cu
0.796
Hg
0.799
Ag
1.188
Pt
1.520
Au
半 はん 反応 はんのう 式 しき 標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい
編集 へんしゅう
F
2
(
g
)
+
2
e
−
→
2
F
−
(
a
q
)
{\displaystyle {\rm {F_{2}(g)+2e^{-}\rightarrow 2F^{-}(aq)}}}
+
2.87
V
{\displaystyle +2.87V\,}
M
n
O
4
−
(
a
q
)
+
8
H
+
(
a
q
)
+
5
e
−
→
M
n
2
+
(
a
q
)
+
4
H
2
O
(
l
)
{\displaystyle {\rm {MnO_{4}^{-}(aq)+8H^{+}(aq)+5e^{-}\rightarrow Mn^{2+}(aq)+4H_{2}O(l)}}}
+
1.51
V
{\displaystyle +1.51V\,}
C
l
2
(
g
)
+
2
e
−
→
2
C
l
−
(
a
q
)
{\displaystyle {\rm {Cl_{2}(g)+2e^{-}\rightarrow 2Cl^{-}(aq)}}}
+
1.36
V
{\displaystyle +1.36V\,}
C
u
2
+
(
a
q
)
+
2
e
−
→
C
u
(
s
)
{\displaystyle {\rm {Cu^{2+}(aq)+2e^{-}\rightarrow Cu(s)}}}
+
0.34
V
{\displaystyle +0.34V\,}
2
H
+
(
a
q
)
+
2
e
−
→
H
2
(
g
)
{\displaystyle {\rm {2H^{+}(aq)+2e^{-}\rightarrow H_{2}(g)}}}
0
V
{\displaystyle 0V\,}
F
e
2
+
+
(
a
q
)
+
2
e
−
→
F
e
(
s
)
{\displaystyle {\rm {Fe^{2+}+(aq)+2e^{-}\rightarrow Fe(s)}}}
−
0.44
V
{\displaystyle -0.44V\,}
Z
n
2
+
(
a
q
)
+
2
e
−
→
Z
n
(
s
)
{\displaystyle {\rm {Zn^{2+}(aq)+2e^{-}\rightarrow Zn(s)}}}
−
0.76
V
{\displaystyle -0.76V\,}
A
l
3
+
(
a
q
)
+
3
e
−
→
A
l
(
s
)
{\displaystyle {\rm {Al^{3+}(aq)+3e^{-}\rightarrow Al(s)}}}
−
1.68
V
{\displaystyle -1.68V\,}
標準 ひょうじゅん 電極 でんきょく 電位 でんい 使 つか 起電 きでん 力 りょく 求 もと 方 かた
編集 へんしゅう
![{\displaystyle \mu _{\rm {H_{2}}}=\mu _{\rm {O_{2}}}\equiv 0~{\rm {[J\cdot mol^{-1}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/00093775c2bf03fbac9fb895a4b4a7c5139cb032)
![{\displaystyle {\begin{aligned}E=\phi ^{c}&={\frac {2\mu _{\rm {H_{2}O}}}{-4F}}~~(\because \phi ^{a}\equiv 0~{\rm {{[V]})}}\\&={\frac {2\times (-237.178)\times 10^{3}{\rm {[J\cdot mol^{-1}]}}}{-4\times 9.64853415\times 10^{4}{\rm {[C\cdot mol^{-1}]}}}}\approx 1.229{\rm {[V]}}\\\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/489a36b878f475a7455f40334d18acfd9d2cdd44)
