元素电势图

某一元素的元素电势图，是对该种元素的标准电极电势数据的总结。 这种图又称为“拉蒂麦尔图（Latimer diagram）”，其名称来自于其提出者，美国化学家Wendell Mitchell Latimer。

结构

在元素电势图中，元素的最高氧化态物种位于最左侧，而自左向右，元素的氧化态依次顺序下降（例如对于氧元素，从左向右的物种顺序将会是这样：O₂（0价），H₂O₂（-1价），H₂O（-2价））。 随后，物种间用一些箭头连接起来，方向从高氧化态指向低氧化态。而还原电位则以伏特为单位，写在箭头上面。氯的元素电极电势图可表示为

${\rm {ClO_{4}^{-}{\xrightarrow {1.2V}}ClO_{3}^{-}{\xrightarrow {1.2V}}ClO_{2}{\xrightarrow {1.2V}}HClO_{2}{\xrightarrow {1.7V}}HClO{\xrightarrow {1.6V}}Cl_{2}{\xrightarrow {1.4V}}Cl^{-}}}$

例如，在O₂和H₂O₂间的箭头上的数值为+0.70，那就说明反应O₂(g) + 2 H⁺ + 2 e⁻ ⇄ H₂O₂(aq)的标准电极电势为+0.70V.

应用

元素电势图常被用于构建自由能-氧化态图。这是由于Δ_rG^o = -νFE^o，即电极电势是（一定程度上）对还原反应的自由能的反映，而元素电势图又是对电极电势的简明概括。对于连续发生的反应（例：从O₂到H₂O₂再从H₂O₂到H₂O）其自由能变之和与总反应（即从O₂到H₂O）的自由能变是相同的，这与盖斯定律是一致的。这一点可以用于找出任意不相邻物种的电极电势，而知道各个物种间的电极电势是制作自由能-氧化态图的必要条件。

对元素电势图的简要检查就可以指示出水溶液中某物种是否稳定：若右侧数值大于左侧的，则它会歧化为两边的物种；反之，则两边的物种会发生归中。注意：这一方法只能说明反应能否发生，反应速率则与动力学因素有关。

参阅

• 电位-pH图
• 自由能-氧化态图

参考文献

• P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong, "Inorganic Chemistry", Fourth Edition, OUP, 2006
• P. H. Rieger, "Electrochemistry", Second Edition, Springer, 1994 [1]