標準電極電位とは?電子のエネルギーと電位の関係から解説

標準電極電位とは?(電子のエネルギーと電位の関係から解説)

 

このページでは、

 

・電子のエネルギーと自然変化の方向

 

・標準電極電位とは?

 

について解説しています。

 

 

電子のエネルギーと自然変化の方向

標準電極電位を理解するためには、電子のエネルギーと自然変化の方向の関係を理解することが必要です。

 

通常の化学反応であれば、反応系→生成系のギブズエネルギーが負であれば、反応は自発的に進み
かつその絶対値が大きければ反応の推進力も大きいと言えます。

 

ただし、電池反応のように電子の授受を含む反応を電子授受反応(電気化学反応)では考え方が少し異なります

 

電子授受反応の自然変化の向きを考える場合は下図のように、電子のエネルギーに着目します。

 

電子の持つ電荷は-(負)であるため、正電荷とは逆で電位が-の方がエネルギーが高い、つまり電位が- → +の方向に自発的に反応が進みます。

 

 

 

 

電子授受反応と電子を出しやすい電極電位と電子を受け取りやすい電極の電位の関係がわかりましたら、次に標準電極電位について解説します。

 

関連記事

 

ギブズエネルギーと反応の自発性
電子授受平衡、電子授受反応とは?

 

 

 

 標準電極電位とは?

 

標準電極電位とは、別名標準酸化還元電位とも呼ばれ、酸化還元と深い関係があります。
さrに、標準電極電位の標準とは、反応物質の活量が1であることを表しています。

 

下記のような電子授受平衡(電気化学平衡)において、酸化体、還元体をまとめたものの活量を1と考えた場合の、つまりアノード反応、カソード反応が釣り合う場合の動作電極の電位を標準電極電位と呼びます。

 

通常は標準水素電極(SHE)を基準とした時の値で表します。

 

標準水素電極の値は、金属の電子状態(フェルミ準位)と深い関係があります。

 

各々の金属の電子の出しやすさが異なるため、その値つまり電子のエネルギーも異なります。

 

 
なお、標準電極電位の温度との関係性は以下のネルンストの式を考慮することで算出することが可能です。

 

 

 

関連記事

標準電極電位の表記例と理論電圧(起電力)の算出方法
標準電極電位と金属の電子状態
標準電極電位とエネルギーの関係
イオン化傾向とは?
ネルンストの式とは?
電池反応における標準電極電位の一覧

 

標準電極電位とは?電子のエネルギーと電位の関係から解説 関連ページ

エネルギー変換
化学変化の基礎(エンタルピー、エントロピー、ギブズエネルギー)
反応ギブズエネルギーと標準生成ギブズエネルギー
化学平衡と化学ポテンシャル、活量、平衡定数○
電圧とギブズエネルギーの関係○
化学ポテンシャルと電気化学ポテンシャル、ネルンストの式○
ネルンストの式の導出
【演習問題】ネルンストの式を使用する問題演習をしよう!
電池反応に関する標準電極電位のまとめ(一覧)
標準電極電位の表記例と理論電圧(起電力)の算出
標準電極電位と金属の電子状態○
電池内部の電位分布、基準電極に必要なこと○
基準電極の種類
電気二重層、表面電荷と電気二重層モデル
電気化学の測定方法 -三電極法-
サイクリックボルタンメトリーの原理と測定結果の例
サイクリックボルタンメトリーにおける解析方法
LSVの原理と測定結果の例
クロノアンぺロメトリ―の原理と測定結果の例
クロノポテンショメトリ―の原理と測定結果の例
電荷移動律速と拡散律速(電極反応のプロセス)○
電気化学の測定方法 -等価回路-
電気化学の測定方法 -交流インピーダンス法-○
【拡散律速時のインピーダンス】ワールブルグインピーダンスとは?限界電流密度とは?【リチウムイオン電池の抵抗成分】
電解質の電気抵抗、電気伝導率
イオンの移動度とモル伝導率 輸率とその計算方法は?
イオン強度とは?イオン強度の計算方法は?
電子授受平衡と交換電流、交換電流密度○
Butler-Volmerの式(過電圧と電流の関係式)○
Tafel式とは?Tafel式の導出とTafelプロット○
【演習】アレニウスの式から活性化エネルギーを求める方法
活性化エネルギー詳細
加速劣化試験と電池部材の耐食性評価
腐食とは?腐食の種類と電位-pH図
ファラデーの法則とは?ファラデー電流と非ファラデー電流とは?
めっきとは?めっきの役割と種類
【演習問題】電流効率とは?電流効率の計算方法【リチウムイオン電池部材のめっき】
ド・ブロイの物質波とハイゼンベルグの不確定性原理
波動関数と電子の存在確率(粒子性と波動性の結び付け)
シュレーディンガー方程式とは?波の式からの導出
波の式を微分しシュレーディンガー方程式を導出
井戸型ポテンシャルの問題とシュレーディンガー方程式の立式と解
オイラーの公式と導出
光と電気化学 基底状態と励起状態 蛍光とりん光 ランベルト-ベールの式
電磁波の分類 波長とエネルギーの関係式 1eVとは?JやVとの関係は?
光と電気化学 励起による酸化還元力の向上
溶解度積と電気化学
再配向エネルギーと活性化エネルギー
内圏型と外圏型電子移動の違い
pHセンサー(pHメーター)の仕組みは?pHセンサー(pHメーター)と電気化学、ネルンストの式
ガスセンサー(固体電解質)の原理とは?ネルンストの式との関係は?
オリゴマーとは?ポリマーとオリゴマーの違いは?数平均分子量と重量平均分子量の求め方【演習問題】
面心立方格子、体心立方格子、ミラー指数とは?【リチウムイオン電池の正極材の結晶構造は】
アタクチックポリマー、イソタクチックポリマー、シンジオタクチックポリマーの違いは?【ポリマーのタクチシチ―】
おすすめの電気化学の参考書
【電流密度】電流密度と電流の関係を計算してみよう【演習問題】
ギブズの相律とは?F=C-P+2とは?【演習問題】
状態関数 示量性状態関数と示強性状態関数
定容熱容量(Cv)と定圧熱容量(CP)とは?違いは?
分子間相互作用
ファンデルワールスの状態方程式
オクテット則
緩衝作用
電子軌道 s軌道・p軌道とは?

HOME プロフィール お問い合わせ