氧化還原電對

任何一個氧化還原反應都可以看成是兩個半反應之和：一個是氧化劑(氧化型)在反應過程中氧化數降低，氧化型轉化為還原型的半反應，另一個是還原劑(還原型)在反應過程中氧化數升高、還原型轉化為氧化型的半反應。一對氧化型和還原型物質構成的共軛體系稱為氧化還原電對，可用“氧化型/還原型”表示。

基本介紹

• 中文名：氧化還原電對
• 外文名：oxidation-reduction couples
• 實質：氧化和還原型物質構成的共軛體系
• 歸屬：氧化還原反應
• 特點：包含氧化和還原兩個半反應
• 表示：氧化型/還原型

氧化還原電對和原電池

在氧化還原反應中，氧化劑獲得電子由氧化型變為還原型，還原劑失去電子由還原型變為氧化型。由物質本身的氧化型和還原型組成的體系稱為氧化還原電對。例如：

I₂ + 2e^- == 2I^- 電對I₂/I^-

Zn²⁺ + 2e^- == Zn 電對Zn²⁺/Zn

氧化型和還原型是相對而言的，例如電對MnO₄/MnO₂和電對MnO₂/Mn²⁺ ，在前一個電對中MnO₂是還原型，在後一個電對中MnO₂是氧化型。要注意：電對都應寫成“氧化型/還原型”。

每一個電對對應的氧化還原反應，稱為半反應。各電對對電子接受和給出的能力是不同的。因此，當把兩個接受和給出電子能力不同的電對用導線連線起來時，就有電流流通，這就叫做原電池，見圖1。

氧化還原電對的作用

氧化劑或還原劑的強弱，可用氧化還原電對的電極電位來衡量。對一個氧化還原反應來說，若Ox表示某一電對的氧化態，Red表示它的還原態，n為電子轉移數，該電對的氧化還原半反應為 Ox + ne^- == Red

用氧化還原電對的條件電極電位，能夠準確衡量氧化劑或還原劑的強弱。正確地判斷氧化還原反應的方向、次序和程度。

氧化還原電對套用

氧化-還原電對添加劑

氧化-還原電對添加劑的研究始於二次鋰電池的限壓保護，如今已經成為鋰離子電池限壓添加劑的主要組成部分，這類化合物包括芳香族化合物、金屬茂化合物、聚吡啶配合物、鋰的鹵化物、噻蒽、茴香醚、聯(二)茴香醚以及吩嗪等。

氧化-還原電對添加劑在電解液中的作用機理是：在正常充電條件下，氧化-還原電對[O]/[R]穩定存在於電解液中，不參加任何化學或電化學反應，對電池巨觀電化學性能沒有影響；當電池電壓達到或超過電池截至電壓時，還原態[R]在陰極表面被氧化，氧化產物[O]擴散到陽極表面被還原成為[R]，還原產物[R]再擴散到陰極繼續被氧化，整個過程沿“氧化—擴散—還原—擴散”循環進行。這樣，陰極電位就被鎖定在氧化-還原電對[O]/[R]的氧化電位附近，直到充電結束。在限壓添加劑的工作過程中，法拉第電流僅僅是通過可逆的氧化-還原反應來承載，過充的電量既沒有被儲存在兩電極，也沒有用於電解液的不可逆氧化分解，只是伴隨著添加劑的氧化一還原反應以熱的形式釋放出來，從這個意義上講，限壓添加劑的使用不會對電池造成根本性的破壞。