【医用基础化学】第九章氧化还原反应与电极电位

医用基础化学第九章，第一节原电池与电极电位：氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对；电极电位的产生——双电层理论。

氧化还原反应与电极电位

• 第一节原电池与电极电位
  • 氧化值
    • 氧化值≠化合价,元素的氧化值是人为规定的给单质或化合物中某元素原子所带“形式电荷”的数值。
    • 元素氧化值的变化不能判断反应进行的方向，也不能评价电对的电子得失能力
  • 氧化还原反应
    • 升失氧 阳氧负失亏（化合价升高失去电子被氧化作还原剂发生氧化反应，做电池的负极
    • 降得还 （化合价降低得到电子被还原作氧化剂
  • 氧化/还原半反应
    • 氧化型 + ne- 还原型 或 Ox + ne- Red
    • 酸性介质中配平的半反应方程式里不应出现OH- 碱性介质中配平的半反应方程式里不应出现H+
  • 氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对
  • 原电池
    • 将氧化还原反应的化学能转化成电能的装置称为原电池(primary cell)，简称电池
    • 电池组成式（电池符号）
      • ① “||”表示盐桥，负极 (-) → 左，正极 (+) → 右
      • ② 电极板写在外边，固体、气体紧靠电极板，溶液靠盐桥，电极板在两边
      • ③ 不能导电的半电池用Pt电极作极板。（惰性导体两边要一致）
      • ④ “|”表示相界面，同一相的不同物质用“,”隔开
      • ⑤ 溶液标注浓度，气体标注分压力，固体标出相态，标准溶液和分压可不标注
  • 电极电位的产生——双电层理论
    • 金属极板表面上带有过剩负电荷；溶液中带正电荷的金属离子受负电荷吸引，较多地集中在金属极板附近，形成所谓双电层结构，其间电位差称为电极电位。
    • 金属越活泼、溶液越稀，溶解趋势越大，平衡时表面负电荷越多，电极电位越低
    • 电极电位是金属表面与它的离子溶液之间的电位差，与金属的本性、温度及离子浓度有关。
  • 标准电极电位
    • 规定标准状态下p =100 kPa，c =1 molꞏL-1，液体或固体都是纯净物质
    • 意义
      • 表示相应电对的氧化型/还原型物质在标准状态下在水溶液中得、 失电子的能力，也即氧化性/还原性的相对强弱
    • ΔrGm， ΔrHm， ΔrSm为广度性质，其值与电极反应计量系数写法有关
• 第二节 电池电动势与Gibbs自由能
  • Gm= W电功,最⼤= -qE= - nFE
    • n是转移电子的物质的量，单位 mol；电动势 E 单位 V，法拉第常数F = 96485 Cꞏmol-1。
  • 氧化还原反应的平衡常数
    • 温度
    • 电子转移数
    • 标准电极电位
    • 与物质量浓度无关
• 第三节 电极电位的Nernst方程式及影响电极电位的因素
  • 能斯特方程
    • 任意温度 T下电极反应的能斯特方程，表明任意状态下电对的电极电位与 其标准电极电势以及 浓度、气体分压力、温度之间的关系。（还与介质浓度有关
  • 因素
    • 酸度
    • 生成弱酸（弱碱）
    • 沉淀生成
    • 实质都是改变电池中某一物质的的浓度，建立新平衡
  • 反应方向
    • 一般情况下，E>0.3V时反应正向进行，E<-0.3V时，反应逆向进行
    • -0.3V<E<0,.3V时，可通过改变浓度来调整方向
    • 与△G一样只能判断方向，不能解决速率问题