双语化学辞典Chem Lexicon
本科Undergraduate 电化学 Electrochemistry

拉蒂默图中电势的组合Combining potentials (Latimer diagrams)

\[E^\circ_{13} = \frac{n_1E^\circ_{12} + n_2E^\circ_{23}}{n_1 + n_2}\]

含义Meaning

同一元素不同氧化态之间的标准电势不能直接相加,须按电子数加权平均(因为加和的是 ΔG°)。若某物种右侧电势大于左侧电势,它会发生歧化。

Potentials between oxidation states cannot simply be added; they are electron-weighted averages (ΔG° adds). A species whose right-hand potential exceeds its left-hand one disproportionates.

符号说明Symbols

符号Symbol含义 Meaning单位 Unit
\(E^\circ_{12}\)氧化态 1 → 2 的标准电势standard potential from state 1 to 2V
\(n_i\)各步转移电子数electrons in each step1

推导Derivation

  1. \(\Delta G^\circ_{13} = \Delta G^\circ_{12} + \Delta G^\circ_{23}\)。

    Gibbs energies add.

  2. 代入 \(\Delta G^\circ = -nFE^\circ\):\(-(n_1+n_2)FE^\circ_{13} = -n_1FE^\circ_{12} - n_2FE^\circ_{23}\)。

    Substitute ΔG° = −nFE°.

  3. 歧化判据:B 的 \(E^\circ_\text{右} > E^\circ_\text{左}\) 时,2B → A + C 的 E° > 0。

    Disproportionation when E°(right) > E°(left).

适用条件与局限Assumptions & limitations

  • 同 pH 条件下比较;弗罗斯特图(nE° 对氧化态)可更直观地判断稳定性。

    Compare at the same pH; Frost diagrams show stability graphically.

例题Worked example

Cu²⁺ →(0.153 V) Cu⁺ →(0.521 V) Cu:Cu⁺ 右侧电势大于左侧,水溶液中 Cu⁺ 歧化;E°(Cu²⁺/Cu) = (0.153 + 0.521)/2 = 0.337 V。

Cu²⁺ → Cu⁺ (0.153 V) → Cu (0.521 V): Cu⁺ disproportionates; E°(Cu²⁺/Cu) = 0.337 V.