質問: 標準酸化還元電位について教えてください 先程、酸解離定数について質問した者です。もう一問だけ、よろしくお願いします。 標準酸化還元電位についての定義がわかりません。ネットで探した結果、以下のような文章を見つけたのですが、標準酸化還元電位の説明として適当でしょうか? また、標準酸化還元電位と酸化還元電位は同じなのでしょうか? ご回答のほう、よろしくお願いします。 酸化とは物質が電子を失う過程をいい、還元とは物質が電子を得る過程をいうが、この反応は可逆的に発生する。 酸化還元系に溶液に侵されない白金電極と比較電極を入れると、電極の表面と溶液の間に電位が発生する。これを酸化還元電位といい、下記の式で表される。 eh=eo+((2.303rt)/nf)([ox]/[red]) [ox]:酸化物の活量 [red]:還元物の活量 r:ガス定数 f:ファラディー定数 t:絶対温度 eo:固有定数 ehは、電気化学での基準となる水素電極を基準とした値だが、水素電極は構成が複雑で実用的でないため、酸化還元電位は比較電極を基準として測定し、水素電極基準に換算してehを求める。 酸化還元電位は上式から分かるように、酸化物と還元物の比により定まるので、比が一定であれば濃度に関係なく同じehを示す。また、酸化物の比率が高いとプラス側に、還元物の比率が高いとマイナス側に電位が変動する。
回答: 少々疑問点が分かりづらいですが、とりあえず講義的に説明してみます。なお電極の表面を扱うとなると、本当は説明文よりもはるかに複雑になります。出来れば水溶液中における酸化還元平行が成立する2つの物質を選んだ説明が妥当だと思います。その溶液に自身が反応を起こさない電極を入れた状態を想定します。 酸化体と還元体の間で電気化学的に平行関係が成立する場合、両者を含めた系全体の溶液ポテンシャルehは両者の活量の比(それぞれの絶対量でなく)によって決定されます。 それが次式(nernstの式)の式中の(cox/cred)で与えられます。 eh=eo + (rt/nf) * ln (cox/cred) rは気体定数,fはファラデー定数,nは移動する電子の数(1イオンあたり),cox,credは酸化体、還元体の濃度 *自然対数を忘れないでください。 またポテンシャルehは物質(酸化体・還元体対)そのものの種類にも依存します。例えばfe(ii)-fe(iii)の酸化還元電位は0.770vとなっています。溶液中にfe2+とfe3+が等量(正確には等しい活量、というか、濃度で)溶解している場合に、その溶液の電気化学ポテンシャルは0.770vということです。(なお数字は、水素の酸化還元電位、すなわちh2とh+の平衡電位(両者活量1ですので、1atmの水素ガスとph0の酸が平衡になっているガス電極)を基準にして比較したときの値です。) この時のポテンシャルがno.1さんの言うように、標準酸化還元電位eoとなります(t=298k,1atm下で)。標準、というのは、例えば電池も使えば酸化体あるいは還元体の量そのものが減り、平衡電位が式中右辺の自然対数内の分変化します。 例えばfe2+が0.1m、fe3+が0.01m存在する溶液では、ln(0.1/0.01)=10、かつ酸化体と還元体における反応式、 fe3+ + e- = fe2+ よりn=1(nはe-の係数)、よって以上をnernst式に代入し、 eh = 0.770 + (8.31*298/1*96500) * ln 10 = 0.770 + 0.0256 * 2.302 = 0.829 このように平衡電位はアノード、酸化側に+0.059vだけ変化します。酸化体と還元体の比が100倍、1000倍になるとこの2倍、3倍だけプラスされます。