표준 환원 전위표(전기화학 계열)
25 °C에서 흔한 반쪽 반응의 표준 환원 전위 E°를 가장 강한 산화제가 위, 가장 강한 환원제가 아래에 오도록 정리했습니다. 반쪽 반응 두 개를 고르면 전지의 전압을 구할 수 있습니다.
전지 전압 계산기
25 °C의 표준 환원 전위
가장 강한 산화제가 위에, 가장 강한 환원제가 아래에 있어요. 기호를 누르면 원소 페이지가 열려요.
| 반쪽 반응(환원) | 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 |
표 읽는 법
각 줄은 환원 반쪽 반응으로, 왼쪽의 화학종이 전자를 얻습니다. E°가 양수로 클수록 그 화학종이 전자를 더 강하게 끌어당기므로 맨 위의 플루오린이 표에서 가장 강한 산화제입니다. E°가 음수로 클수록 오른쪽의 화학종이 전자를 더 쉽게 내놓으므로 맨 아래의 리튬 금속이 가장 강한 환원제입니다.
모든 값은 표준 조건(25 °C, 기체는 1 bar, 용해된 화학종은 1 mol/L)에서 정확히 0 V로 정의된 표준 수소 전극을 기준으로 측정한 것입니다.
전지 전압 구하기
갈바니 전지에서는 환원이 양극(cathode)에서, 산화가 음극(anode)에서 일어납니다. 전지 전위는 E°cell = E°cathode − E°anode이며 두 값은 표에 나온 그대로 사용합니다. 음극 값의 부호를 직접 바꾸지 말고, E°에 전자 수를 곱하지도 마세요. E°는 반쪽 반응을 몇 번 쓰느냐에 따라 달라지지 않습니다.
예: 다니엘 전지는 구리와 아연을 짝지은 것입니다. E°cell = +0.34 V − (−0.76 V) = +1.10 V입니다. E°cell이 양수이면 쓴 그대로 반응이 저절로 진행됩니다.
어떤 반응이 일어날지 예측하기
어느 줄이든 왼쪽의 화학종은 그보다 아래에 있는 줄의 오른쪽 화학종을 산화시킬 수 있습니다. 구리(II) 이온(+0.34 V)은 아연 금속(−0.76 V)에서 전자를 가져가므로 황산 구리 용액에 담근 아연 조각은 구리로 덮입니다. 은 이온(+0.80 V)은 구리 금속에 의해 환원되므로 질산 은 용액에 구리선을 넣으면 은 결정이 자랍니다.
수소보다 아래에 있어 E°가 음수인 금속은 원칙적으로 산에서 수소 기체를 내놓을 수 있지만, 수소보다 위에 있는 구리, 은, 금은 그렇지 못합니다. 이는 금속의 반응성 계열 순서와 일치합니다.
책마다 값이 다른 이유
자료마다 E° 값을 반올림하는 방식이 다르고 더 오래된 측정값을 쓰기도 해서 철(II)이 −0.44 V나 −0.45 V로 나올 수 있습니다. 여기의 값은 표준 참고 자료에서 가져온 것이며 소수점 아래 둘째 자리까지 표시했습니다. 값이 다르면 수업에서 주는 수를 사용하세요.
자주 묻는 질문
표준 환원 전위란 무엇인가요?
25 °C, 1 bar, 1 mol/L에서 표준 수소 전극을 기준으로 측정한 환원 반쪽 반응의 전압입니다. 화학종이 전자를 얼마나 강하게 끌어당기는지 보여 주며, 값이 클수록 더 쉽게 환원됩니다.
가장 강한 산화제는 무엇인가요?
E° = +2.87 V인 플루오린 F₂가 흔한 물질 중 가장 강한 산화제입니다. −3.04 V인 리튬 금속은 흔한 물질 중 가장 강한 환원제입니다.
E°cell은 어떻게 계산하나요?
양극 전위에서 음극 전위를 뺍니다: E°cell = E°cathode − E°anode. 아연–구리 전지라면 +0.34 − (−0.76) = +1.10 V입니다.
수소 전극이 0 V인 이유는 무엇인가요?
측정할 수 있는 것은 전위의 차이뿐이므로 화학자들이 표준 수소 전극 2H⁺ + 2e⁻ → H₂를 기준으로 삼고 그 전위를 정확히 0 V로 정의했습니다.