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
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) |
|---|---|
| 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。