
【化】 reduction potential
deoxidize; reduction; return to original condition; revivification
【計】 restore; revert
【化】 disoxidation; reduction
【醫】 reduce; reduction
【醫】 potential
還原電位(Reduction Potential)是電化學中的核心參數,用于量化物質在特定條件下獲得電子的能力,英文術語為"Standard Reduction Potential"或"Electrode Potential"。其定義為:在标準狀态(25°C、1 atm壓力、1 mol/L離子濃度)下,某物質相對于标準氫電極(SHE,電位定義為0 V)的電極電勢值,單位為伏特(V)。
根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,标準還原電位通過以下公式計算: $$ E^circ = E{text{cell}} - E{text{reference}} $$ 其中$E{text{reference}}$為标準氫電極的電位(0 V),$E{text{cell}}$為實測電池電動勢。該數值越正,表示物質被還原的傾向越強;越負則表明更易被氧化。
實際應用中,還原電位可用于:
美國國家标準技術研究院(NIST)的電解質數據庫顯示,常見物質的還原電位範圍從金離子的+1.50 V到锂離子的-3.04 V。該數值受溫度、離子濃度和溶劑性質影響,非标準狀态下的實際電位可通過能斯特方程修正。
還原電位是電化學中的重要概念,指物質在特定條件下獲得電子的能力,反映了其作為還原劑的活性強弱。以下是詳細解析:
基本定義
還原電位表示物質在溶液中作為還原劑時,從氧化态轉變為還原态的趨勢。它通過電極電勢衡量,通常以标準氫電極(SHE)為參比基準。例如,锂離子電池中,添加劑的還原電位決定了其能否優先在負極形成穩定的SEI膜。
宏觀表現
在污水處理等領域,還原電位反映溶液中所有物質的綜合氧化還原特性:
物質本性
不同物質的電子親和力差異直接影響還原電位,例如金屬活動性順序表即基于此原理。
環境條件
能源領域
锂離子電池中,添加劑的還原電位需低于電解液溶劑,以确保優先在負極形成SEI膜,防止溶劑分解。
環境工程
污水處理通過監測氧化還原電位(ORP)判斷水質:
還原電位通過電極與參比電極組成的原電池測量,其數值直接關聯反應自發性。例如,标準還原電位公式為:
$$
E = E^circ - frac{RT}{nF} ln Q
$$
其中$E^circ$為标準電位,$Q$為反應商。該參數對材料篩選、反應設計及環境監測具有指導意義。
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