جدول جهود الاختزال القياسية (السلسلة الكهروكيميائية)

جهود الاختزال القياسية E° لنصفي تفاعل شائعين عند 25 °C، من أقوى عامل مؤكسِد في الأعلى إلى أقوى عامل مختزِل في الأسفل. اختر نصفي تفاعل لتحصل على جهد الخلية.

حاسبة جهد الخلية

E°cell = E°cathode − E°anode = +٠٫٣٤ − (−٠٫٧٦) +١٫١٠ V موجب، لذا يسير التفاعل من تلقاء نفسه: خلية جلفانية.

جهود الاختزال القياسية عند 25 °C

أقوى العوامل المؤكسِدة في الأعلى وأقوى العوامل المختزِلة في الأسفل. المس رمزًا لفتح العنصر.

نصف التفاعل (اختزال)E° (V)E° على مقياس من −3 V إلى +3 V
F F₂ + 2e⁻ → 2F⁻ +٢٫٨٧
O H₂O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → 2H₂O +١٫٧٨
Mn MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O +١٫٥١
Au Au³⁺ + 3e⁻ → Au +١٫٥٠
Cl Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻ +١٫٣٦
Cr Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O +١٫٣٣
O O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O +١٫٢٣
Mn MnO₂ + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O +١٫٢٢
Pt Pt²⁺ + 2e⁻ → Pt +١٫١٨
Br Br₂ + 2e⁻ → 2Br⁻ +١٫٠٧
N NO₃⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ → NO + 2H₂O +٠٫٩٦
Hg Hg²⁺ + 2e⁻ → Hg +٠٫٨٥
Ag Ag⁺ + e⁻ → Ag +٠٫٨٠
Fe Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ +٠٫٧٧
O O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → H₂O₂ +٠٫٧٠
I I₂ + 2e⁻ → 2I⁻ +٠٫٥٤
Cu Cu⁺ + e⁻ → Cu +٠٫٥٢
O O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ +٠٫٤٠
Cu Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu +٠٫٣٤
Ag AgCl + e⁻ → Ag + Cl⁻ +٠٫٢٢
Cu Cu²⁺ + e⁻ → Cu⁺ +٠٫١٥
Sn Sn⁴⁺ + 2e⁻ → Sn²⁺ +٠٫١٥
H 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ ٠٫٠٠
Fe Fe³⁺ + 3e⁻ → Fe −٠٫٠٤
Pb Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb −٠٫١٣
Sn Sn²⁺ + 2e⁻ → Sn −٠٫١٤
Ni Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni −٠٫٢٦
Co Co²⁺ + 2e⁻ → Co −٠٫٢٨
Cd Cd²⁺ + 2e⁻ → Cd −٠٫٤٠
Fe Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe −٠٫٤٥
Cr Cr³⁺ + 3e⁻ → Cr −٠٫٧٤
Zn Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn −٠٫٧٦
H 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ −٠٫٨٣
Mn Mn²⁺ + 2e⁻ → Mn −١٫١٩
Al Al³⁺ + 3e⁻ → Al −١٫٦٦
Mg Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg −٢٫٣٧
Na Na⁺ + e⁻ → Na −٢٫٧١
Ca Ca²⁺ + 2e⁻ → Ca −٢٫٨٧
Ba Ba²⁺ + 2e⁻ → Ba −٢٫٩١
K K⁺ + e⁻ → K −٢٫٩٣
Li Li⁺ + e⁻ → Li −٣٫٠٤

كيف تقرأ الجدول

كل سطر نصف تفاعل اختزال تكتسب فيه الأنواع على اليسار إلكترونات. وكلما كان E° أكثر موجبية زاد جذب تلك الأنواع للإلكترونات، لذا فإن الفلور في الأعلى هو أقوى عامل مؤكسِد مدرج. وكلما كان E° أكثر سالبية زادت سهولة إعطاء الأنواع على اليمين للإلكترونات، لذا فإن فلز الليثيوم في الأسفل هو أقوى عامل مختزِل.

كل قيمة مقيسة بالنسبة إلى القطب القياسي للهيدروجين، المعرَّف بأنه 0 V تمامًا، في الظروف القياسية: 25 °C، والغازات عند 1 bar، والأنواع المذابة عند 1 mol/L.

حساب جهد الخلية

في الخلية الجلفانية يحدث الاختزال عند المهبط (الكاثود) والأكسدة عند المصعد (الأنود). جهد الخلية هو E°cell = E°cathode − E°anode، باستخدام القيمتين كما يعطيهما الجدول تمامًا. لا تقلب إشارة قيمة المصعد بنفسك، ولا تضرب E° في عدد الإلكترونات: فهو لا يعتمد على عدد مرات كتابة نصف التفاعل.

مثال: خلية دانيال تقرن النحاس بالزنك. E°cell = +0.34 V − (−0.76 V) = +1.10 V. وجهد خلية موجب يعني أن التفاعل يسير من تلقاء نفسه كما هو مكتوب.

توقع أي التفاعلات تحدث

الأنواع على يسار أي سطر يمكنها أن تؤكسد الأنواع على يمين أي سطر أسفله. تأخذ أيونات النحاس(II) (+0.34 V) إلكترونات من فلز الزنك (−0.76 V)، فشريط زنك مغموس في محلول كبريتات النحاس يتغطى بالنحاس. وأيونات الفضة (+0.80 V) يختزلها فلز النحاس، ولهذا ينمو سلك نحاس في محلول نترات الفضة بلورات فضة.

الفلزات ذات قيم E° السالبة، أسفل الهيدروجين، يمكنها من حيث المبدأ أن تحرر غاز الهيدروجين من الأحماض، أما النحاس والفضة والذهب فوقه فلا. وهذا يطابق ترتيب سلسلة نشاط الفلزات.

لماذا تختلف القيم بين الكتب

تقرّب المصادر قيم E° بطرق مختلفة وبعضها يستخدم قياسات أقدم، فقد يظهر الحديد(II) −0.44 V أو −0.45 V. والقيم هنا من بيانات مرجعية قياسية وتُعرض بمنزلتين عشريتين؛ استخدم الأعداد التي يعطيها مقررك عند اختلافها.

الأسئلة الشائعة

ما جهد الاختزال القياسي؟

هو جهد نصف تفاعل اختزال مقيس بالنسبة إلى القطب القياسي للهيدروجين عند 25 °C و1 bar و1 mol/L. ويبيّن مدى جذب النوع للإلكترونات: كلما ارتفعت القيمة سهل اختزاله أكثر.

ما أقوى عامل مؤكسِد؟

الفلور F₂، بقيمة E° = +2.87 V، هو أقوى عامل مؤكسِد شائع. وفلز الليثيوم، بقيمة −3.04 V، هو أقوى عامل مختزِل شائع.

كيف تحسب E°cell؟

اطرح جهد المصعد من جهد المهبط: E°cell = E°cathode − E°anode. ولخلية زنك–نحاس: +0.34 − (−0.76) = +1.10 V.

لماذا جهد قطب الهيدروجين 0 V؟

لا يمكن قياس سوى فروق الجهد، لذا اختار الكيميائيون القطب القياسي للهيدروجين، 2H⁺ + 2e⁻ → H₂، مرجعًا وعرّفوا جهده بأنه 0 V تمامًا.