从“金属-金属离子电极”的双电层结构出发,我们可以这样解释“还原电势”的定义: 双电层理论指出,当金属放入溶液中时,金属晶体中的金属离子在极性水分子的作用下离开金属表面进入溶液,同时在金属表面留下电子;另一方面,溶液中的金属离子受到金属表面电子的吸引,有沉积到金属表面的趋势。这两种过程达到平衡后,在金属和溶液两相界面上形成了一个带相反电荷的双电层。这个双电层之间的电势差就是电极电势,它描述了电极得失电子能力的相对强弱。 在电极反应中,如果一个电极倾向于从溶液中接受电子(即被还原),那么其电极电势通常被称为“还原电势”。这个电势值越高,表明该电极越容易从溶液中接受电子。 关于电极电势数值的获得,以下是一个基于标准电极电势法的例子: 1. 选择标准电极:国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)建议采用标准氢电极作为标准电极,并人为地规定标准氢电极的电极电势为零。 2. 组成电池:使用标准氢电极和待测电极(例如Zn电极)组成电池。 3. 测定电动势:通过测量这个电池的电动势(E),可以得到待测电极相对于标准氢电极的电极电势。例如,如果测得Zn电极与标准氢电极组成的电池的电动势为0.76V(方向为Zn到H⁺),那么Zn电极的电极电势(或称为氧化电势)就是-0.76V(因为电势的数值是相对于标准氢电极而言,且方向相反)。 4. 还原电势:对于Zn电极来说,其还原电势实际上是上述数值的相反数,即0.76V(因为还原反应是氧化反应的逆过程)。 需要注意的是,电极电势的大小主要取决于电极的本性,并受温度、介质和离子浓度等因素的影响。因此,实际测量中需要严格控制这些条件,以确保得到准确的结果。