
【化】 reduction potential
deoxidize; reduction; return to original condition; revivification
【计】 restore; revert
【化】 disoxidation; reduction
【医】 reduce; reduction
【医】 potential
还原电位(Reduction Potential)是电化学中的核心参数,用于量化物质在特定条件下获得电子的能力,英文术语为"Standard Reduction Potential"或"Electrode Potential"。其定义为:在标准状态(25°C、1 atm压力、1 mol/L离子浓度)下,某物质相对于标准氢电极(SHE,电位定义为0 V)的电极电势值,单位为伏特(V)。
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义,标准还原电位通过以下公式计算: $$ E^circ = E{text{cell}} - E{text{reference}} $$ 其中$E{text{reference}}$为标准氢电极的电位(0 V),$E{text{cell}}$为实测电池电动势。该数值越正,表示物质被还原的倾向越强;越负则表明更易被氧化。
实际应用中,还原电位可用于:
美国国家标准技术研究院(NIST)的电解质数据库显示,常见物质的还原电位范围从金离子的+1.50 V到锂离子的-3.04 V。该数值受温度、离子浓度和溶剂性质影响,非标准状态下的实际电位可通过能斯特方程修正。
还原电位是电化学中的重要概念,指物质在特定条件下获得电子的能力,反映了其作为还原剂的活性强弱。以下是详细解析:
基本定义
还原电位表示物质在溶液中作为还原剂时,从氧化态转变为还原态的趋势。它通过电极电势衡量,通常以标准氢电极(SHE)为参比基准。例如,锂离子电池中,添加剂的还原电位决定了其能否优先在负极形成稳定的SEI膜。
宏观表现
在污水处理等领域,还原电位反映溶液中所有物质的综合氧化还原特性:
物质本性
不同物质的电子亲和力差异直接影响还原电位,例如金属活动性顺序表即基于此原理。
环境条件
能源领域
锂离子电池中,添加剂的还原电位需低于电解液溶剂,以确保优先在负极形成SEI膜,防止溶剂分解。
环境工程
污水处理通过监测氧化还原电位(ORP)判断水质:
还原电位通过电极与参比电极组成的原电池测量,其数值直接关联反应自发性。例如,标准还原电位公式为:
$$
E = E^circ - frac{RT}{nF} ln Q
$$
其中$E^circ$为标准电位,$Q$为反应商。该参数对材料筛选、反应设计及环境监测具有指导意义。
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