טבלת פוטנציאלי חיזור סטנדרטיים (הסדרה האלקטרוכימית)

פוטנציאלי חיזור סטנדרטיים, E°, לחצאי תגובות נפוצים ב-25 °C, מהחומר המחמצן החזק ביותר בראש ועד החומר המחזר החזק ביותר בתחתית. בחרו שני חצאי תגובות כדי לקבל את המתח של תא.

מחשבון מתח תא

E°cell = E°cathode − E°anode = +0.34 − (−0.76) +1.10 V חיובי, ולכן התגובה מתרחשת מעצמה: תא גלווני.

פוטנציאלי חיזור סטנדרטיים ב-25 °C

החומרים המחמצנים החזקים ביותר למעלה, החומרים המחזרים החזקים ביותר למטה. הקישו על סמל כדי לפתוח את היסוד.

חצי תגובה (חיזור)E° (V)E° בסקאלה מ-3− V עד +3 V
F F₂ + 2e⁻ → 2F⁻ +2.87
O H₂O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → 2H₂O +1.78
Mn MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O +1.51
Au Au³⁺ + 3e⁻ → Au +1.50
Cl Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻ +1.36
Cr Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O +1.33
O O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O +1.23
Mn MnO₂ + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O +1.22
Pt Pt²⁺ + 2e⁻ → Pt +1.18
Br Br₂ + 2e⁻ → 2Br⁻ +1.07
N NO₃⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ → NO + 2H₂O +0.96
Hg Hg²⁺ + 2e⁻ → Hg +0.85
Ag Ag⁺ + e⁻ → Ag +0.80
Fe Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ +0.77
O O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → H₂O₂ +0.70
I I₂ + 2e⁻ → 2I⁻ +0.54
Cu Cu⁺ + e⁻ → Cu +0.52
O O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ +0.40
Cu Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu +0.34
Ag AgCl + e⁻ → Ag + Cl⁻ +0.22
Cu Cu²⁺ + e⁻ → Cu⁺ +0.15
Sn Sn⁴⁺ + 2e⁻ → Sn²⁺ +0.15
H 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ 0.00
Fe Fe³⁺ + 3e⁻ → Fe −0.04
Pb Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb −0.13
Sn Sn²⁺ + 2e⁻ → Sn −0.14
Ni Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni −0.26
Co Co²⁺ + 2e⁻ → Co −0.28
Cd Cd²⁺ + 2e⁻ → Cd −0.40
Fe Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe −0.45
Cr Cr³⁺ + 3e⁻ → Cr −0.74
Zn Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn −0.76
H 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ −0.83
Mn Mn²⁺ + 2e⁻ → Mn −1.19
Al Al³⁺ + 3e⁻ → Al −1.66
Mg Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg −2.37
Na Na⁺ + e⁻ → Na −2.71
Ca Ca²⁺ + 2e⁻ → Ca −2.87
Ba Ba²⁺ + 2e⁻ → Ba −2.91
K K⁺ + e⁻ → K −2.93
Li Li⁺ + e⁻ → Li −3.04

איך קוראים את הטבלה

כל שורה היא חצי תגובת חיזור, שבה הצורה שבצד שמאל קולטת אלקטרונים. ככל ש-E° חיובי יותר, כך הצורה הזו מושכת אלקטרונים חזק יותר, ולכן פלואור, שבראש, הוא החומר המחמצן החזק ביותר ברשימה. ככל ש-E° שלילי יותר, כך הצורה שבצד ימין מוסרת אלקטרונים בקלות רבה יותר, ולכן ליתיום מתכתי, שבתחתית, הוא החומר המחזר החזק ביותר.

כל ערך נמדד ביחס לאלקטרודת המימן הסטנדרטית, המוגדרת כבדיוק 0 V, בתנאים סטנדרטיים: 25 °C, גזים ב-1 bar וחומרים מומסים ב-1 mol/L.

חישוב מתח תא

בתא גלווני, חיזור מתרחש בקתודה וחמצון באנודה. פוטנציאל התא הוא E°cell = E°cathode − E°anode, כשמשתמשים בשני הערכים בדיוק כפי שהטבלה נותנת אותם. אל תהפכו בעצמכם את סימן ערך האנודה, ואל תכפילו את E° במספר האלקטרונים: הוא אינו תלוי בכמה פעמים כותבים חצי תגובה.

דוגמה: תא דניאל מזווג נחושת עם אבץ. E°cell = +0.34 V − (−0.76 V) = +1.10 V. E°cell חיובי פירושו שהתגובה מתרחשת מעצמה כפי שנכתבה.

חיזוי אילו תגובות מתרחשות

הצורה שבצד שמאל של כל שורה יכולה לחמצן את הצורה שבצד ימין של כל שורה שמתחתיה. יוני נחושת(II) (+0.34 V) לוקחים אלקטרונים מאבץ מתכתי (−0.76 V), ולכן פס אבץ שהוטבל בתמיסת נחושת גופרתית מתכסה בנחושת. יוני כסף (+0.80 V) מחוזרים על ידי נחושת מתכתית, ולכן חוט נחושת בתמיסת כסף ניטרט מצמיח גבישי כסף.

מתכות עם ערכי E° שליליים, מתחת למימן, יכולות באופן עקרוני לשחרר גז מימן מחומצות, ואילו נחושת, כסף וזהב, מעליו, אינן יכולות. זה תואם את סדר סדרת הפעילות של מתכות.

מדוע ערכים שונים בין ספרים

מקורות מעגלים ערכי E° בצורה שונה וחלקם משתמשים במדידות ישנות יותר, ולכן ברזל(II) עשוי להופיע כ-0.44− V או כ-0.45− V. הערכים כאן באים מנתוני ייחוס סטנדרטיים ומוצגים בשתי ספרות אחרי הנקודה העשרונית; השתמשו במספרים שהקורס שלכם נותן כשיש הבדל.

שאלות נפוצות

מהו פוטנציאל חיזור סטנדרטי?

זהו המתח של חצי תגובת חיזור הנמדד ביחס לאלקטרודת המימן הסטנדרטית ב-25 °C, 1 bar ו-1 mol/L. הוא מראה באיזו עוצמה צורה מושכת אלקטרונים: ככל שהערך גבוה יותר, כך היא מחוזרת בקלות רבה יותר.

מהו החומר המחמצן החזק ביותר?

פלואור, F₂, עם E° = +2.87 V, הוא החומר המחמצן הנפוץ החזק ביותר. ליתיום מתכתי, ב-3.04− V, הוא החומר המחזר הנפוץ החזק ביותר.

איך מחשבים את E°cell?

מחסירים את פוטנציאל האנודה מפוטנציאל הקתודה: E°cell = E°cathode − E°anode. עבור תא אבץ–נחושת, +0.34 − (−0.76) = +1.10 V.

מדוע אלקטרודת המימן היא 0 V?

ניתן למדוד רק הפרשי פוטנציאל, ולכן כימאים בחרו באלקטרודת המימן הסטנדרטית, 2H⁺ + 2e⁻ → H₂, כייחוס והגדירו את פוטנציאלה כבדיוק 0 V.