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元素电势图

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某一元素的元素电势图,是对该种元素的标准电极电势数据的总结。 这种图又称为“拉蒂麦尔图(Latimer diagram)”,其名称来自于其提出者,美国化学家Wendell Mitchell Latimer。

结构

在元素电势图中,元素的最高氧化态物种位于最左侧,而自左向右,元素的氧化态依次顺序下降(例如对于元素,从左向右的物种顺序将会是这样:O2(0价),H2O2(-1价),H2O(-2价))。 随后,物种间用一些箭头连接起来,方向从高氧化态指向低氧化态。而还原电位则以伏特为单位,写在箭头上面。氯的元素电极电势图可表示为

例如,在O2H2O2间的箭头上的数值为+0.70,那就说明反应O2(g) + 2H+ + 2e ⇄ H2O2(aq)的标准电极电势为+0.70V.

应用

元素电势图常被用于构建自由能-氧化态图。这是由于ΔrGo = -νFEo,即电极电势是(一定程度上)对还原反应的自由能的反映,而元素电势图又是对电极电势的简明概括。对于连续发生的反应(例:从O2到H2O2再从H2O2到H2O)其自由能变之和与总反应(即从O2到H2O)的自由能变是相同的,这与盖斯定律是一致的。这一点可以用于找出任意不相邻物种的电极电势,而知道各个物种间的电极电势是制作自由能-氧化态图的必要条件。

对元素电势图的简要检查就可以指示出水溶液中某物种是否稳定:若右侧数值大于左侧的,则它会歧化为两边的物种;反之,则两边的物种会发生归中。注意:这一方法只能说明反应能否发生,反应速率则与动力学因素有关。

参阅

参考文献

  • P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong, "Inorganic Chemistry", Fourth Edition, OUP, 2006
  • P. H. Rieger, "Electrochemistry", Second Edition, Springer, 1994 [1]