氧化還原電對

氧化還原電對

任何一個氧化還原反應都可以看成是兩個半反應之和:一個是氧化劑(氧化型)在反應過程中氧化數降低,氧化型轉化為還原型的半反應,另一個是還原劑(還原型)在反應過程中氧化數升高、還原型轉化為氧化型的半反應。一對氧化型和還原型物質構成的共軛體系稱為氧化還原電對,可用“氧化型/還原型”表示。

基本介紹

  • 中文名:氧化還原電對
  • 外文名:oxidation-reduction couples
  • 實質:氧化和還原型物質構成的共軛體系
  • 歸屬:氧化還原反應
  • 特點:包含氧化和還原兩個半反應
  • 表示:氧化型/還原型
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氧化還原電對和原電池

氧化還原反應中,氧化劑獲得電子由氧化型變為還原型,還原劑失去電子由還原型變為氧化型。由物質本身的氧化型和還原型組成的體系稱為氧化還原電對。例如:
I2 + 2e == 2I 電對I2/I
Zn + 2e == Zn 電對Zn/Zn
氧化型和還原型是相對而言的,例如電對MnO4/MnO2和電對MnO2/Mn,在前一個電對中MnO2是還原型,在後一個電對中MnO2是氧化型。要注意:電對都應寫成“氧化型/還原型”。
氧化還原電對
氧化還原電對
每一個電對對應的氧化還原反應,稱為半反應。各電對對電子接受和給出的能力是不同的。因此,當把兩個接受和給出電子能力不同的電對用導線連線起來時,就有電流流通,這就叫做原電池,見圖1。

氧化還原電對的作用

氧化劑或還原劑的強弱,可用氧化還原電對的電極電位來衡量。對一個氧化還原反應來說,若Ox表示某一電對的氧化態,Red表示它的還原態,n為電子轉移數,該電對的氧化還原半反應為 Ox + ne== Red
用氧化還原電對的條件電極電位,能夠準確衡量氧化劑或還原劑的強弱。正確地判斷氧化還原反應的方向、次序和程度。

氧化還原電對套用

氧化-還原電對添加劑
氧化-還原電對添加劑的研究始於二次鋰電池的限壓保護,如今已經成為鋰離子電池限壓添加劑的主要組成部分,這類化合物包括芳香族化合物、金屬茂化合物、聚吡啶配合物、鋰的鹵化物、噻蒽、茴香醚、聯(二)茴香醚以及吩嗪等。
氧化-還原電對添加劑在電解液中的作用機理是:在正常充電條件下,氧化-還原電對[O]/[R]穩定存在於電解液中,不參加任何化學或電化學反應,對電池巨觀電化學性能沒有影響;當電池電壓達到或超過電池截至電壓時,還原態[R]在陰極表面被氧化,氧化產物[O]擴散到陽極表面被還原成為[R],還原產物[R]再擴散到陰極繼續被氧化,整個過程沿“氧化—擴散—還原—擴散”循環進行。這樣,陰極電位就被鎖定在氧化-還原電對[O]/[R]的氧化電位附近,直到充電結束。在限壓添加劑的工作過程中,法拉第電流僅僅是通過可逆的氧化-還原反應來承載,過充的電量既沒有被儲存在兩電極,也沒有用於電解液的不可逆氧化分解,只是伴隨著添加劑的氧化一還原反應以熱的形式釋放出來,從這個意義上講,限壓添加劑的使用不會對電池造成根本性的破壞。

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