元素電勢圖

某一元素的元素電勢圖，是對該種元素的標準電極電勢數據的總結。 這種圖又稱為「拉蒂麥爾圖（Latimer diagram）」，其名稱來自於其提出者，美國化學家Wendell Mitchell Latimer。

結構

在元素電勢圖中，元素的最高氧化態物種位於最左側，而自左向右，元素的氧化態依次順序下降（例如對於氧元素，從左向右的物種順序將會是這樣：O₂（0價），H₂O₂（-1價），H₂O（-2價））。 隨後，物種間用一些箭頭連接起來，方向從高氧化態指向低氧化態。而還原電位則以伏特為單位，寫在箭頭上面。氯的元素電極電勢圖可表示為

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

例如，在O₂和H₂O₂間的箭頭上的數值為+0.70，那就說明反應O₂(g) + 2 H⁺ + 2 e⁻ ⇄ H₂O₂(aq)的標準電極電勢為+0.70V.

應用

元素電勢圖常被用於構建自由能-氧化態圖。這是由於Δ_rG^o = -νFE^o，即電極電勢是（一定程度上）對還原反應的自由能的反映，而元素電勢圖又是對電極電勢的簡明概括。對於連續發生的反應（例：從O₂到H₂O₂再從H₂O₂到H₂O）其自由能變之和與總反應（即從O₂到H₂O）的自由能變是相同的，這與蓋斯定律是一致的。這一點可以用於找出任意不相鄰物種的電極電勢，而知道各個物種間的電極電勢是製作自由能-氧化態圖的必要條件。

對元素電勢圖的簡要檢查就可以指示出水溶液中某物種是否穩定：若右側數值大於左側的，則它會歧化為兩邊的物種；反之，則兩邊的物種會發生歸中。注意：這一方法只能說明反應能否發生，反應速率則與動力學因素有關。

參閱

• 電位-pH圖
• 自由能-氧化態圖

參考文獻

• 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]