標準還元電位の表(電気化学系列)

25 °Cでの一般的な半反応の標準還元電位E°を、最も強い酸化剤を上、最も強い還元剤を下にして並べています。2つの半反応を選ぶと、電池の電圧が求められます。

電池電圧の計算機

E°cell = E°cathode − E°anode = +0.34 − (−0.76) +1.10 V 正なので、反応はひとりでに進みます。ガルバニ電池です。

25 °Cでの標準還元電位

最も強い酸化剤が上、最も強い還元剤が下です。記号をタップすると元素のページが開きます。

半反応(還元)E°(V)−3 Vから+3 VのスケールでのE°
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

表の読み方

各行は還元の半反応で、左側の化学種が電子を受け取ります。E°が正で大きいほど、その化学種は電子を強く引き寄せるので、いちばん上のフッ素は表の中で最も強い酸化剤です。E°が負で小さいほど、右側の化学種は電子を放しやすいので、いちばん下のリチウム金属が最も強い還元剤です。

すべての値は、標準水素電極を基準にして標準状態(25 °C、気体は1 bar、溶解している化学種は1 mol/L)で測定され、標準水素電極はちょうど0 Vと定義されています。

電池電圧の求め方

ガルバニ電池では、還元は正極(カソード)で、酸化は負極(アノード)で起こります。電池電位は、E°cell = E°cathode − E°anodeで、2つの値は表のとおりに使います。負極の値の符号を自分で反転したり、E°に電子数を掛けたりしてはいけません。E°は半反応を何回書くかには依存しないからです。

例:ダニエル電池は銅と亜鉛の組み合わせです。E°cell = +0.34 V − (−0.76 V) = +1.10 Vです。E°cellが正なら、書いたとおりに反応がひとりでに進みます。

どの反応が起こるかの予想

どの行でも、左側の化学種は、それより下の行の右側の化学種を酸化できます。銅(II)イオン(+0.34 V)は亜鉛金属(−0.76 V)から電子を奪うので、硫酸銅水溶液に浸した亜鉛板は銅で覆われます。銀イオン(+0.80 V)は銅金属に還元されるので、硝酸銀水溶液に入れた銅線には銀の結晶が育ちます。

水素より下にあってE°が負の金属は、原理的に酸から水素ガスを出せますが、その上にある銅、銀、金は出せません。これは金属の反応性系列の順序と一致します。

本によって値が異なる理由

資料によってE°の丸め方が異なり、古い測定値を使うものもあるので、鉄(II)は−0.44 Vや−0.45 Vと書かれることがあります。ここの値は標準的な参考データに基づき、小数第2位まで示しています。異なる場合は、授業で与えられた値を使ってください。

よくある質問

標準還元電位とは?

25 °C、1 bar、1 mol/Lで、標準水素電極を基準に測った、還元の半反応の電圧です。化学種が電子をどれだけ強く引きつけるかを示し、値が大きいほど還元されやすくなります。

最も強い酸化剤は何ですか?

E° = +2.87 Vのフッ素F₂が、一般的な酸化剤の中で最も強いものです。−3.04 Vのリチウム金属は、一般的な還元剤の中で最も強いものです。

E°cellはどう計算しますか?

正極の電位から負極の電位を引きます。E°cell = E°cathode − E°anodeです。亜鉛と銅の電池では、+0.34 − (−0.76) = +1.10 Vです。

水素電極が0 Vなのはなぜですか?

測れるのは電位の差だけなので、化学者は標準水素電極2H⁺ + 2e⁻ → H₂を基準に選び、その電位をちょうど0 Vと定義したのです。