AP Chemistry

thế khử chuẩnstandard reduction potential

standard reduction potentialVietnamese: thế khử chuẩn

Thế khử chuẩn là hiệu điện thế của một nửa phản ứng khử đo ở điều kiện chuẩn so với điện cực hydro chuẩn, ký hiệu E°.The standard reduction potential, $E^\circ$ , is the voltage of a reduction half-reaction measured under standard conditions against the standard hydrogen electrode.

Trực giác: Hãy tưởng tượng thế khử chuẩn như sức mạnh của một nam châm: nam châm càng mạnh thì càng hút nhiều mạt sắt về phía mình, cũng như chất có E° càng dương thì càng muốn hút electron về phía mình để nhận.Intuition: Think of a standard reduction potential as the strength of a magnet: a stronger magnet pulls in more iron filings, just as a species with a more positive $E^\circ$ pulls electrons toward itself more strongly.

Công thức chínhKey formula

E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}}

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Thế khử chuẩn là thế điện cực của một nửa phản ứng khử ở điều kiện chuẩn, được đo tương đối với điện cực hydro chuẩn quy ước bằng 0 V. $E^\circ$ càng dương, tiểu phân ở vế trái càng có xu hướng nhận electron và bị khử.

Đại lượng này dự báo chiều nhiệt động, không cho biết tốc độ phản ứng. Ngoài điều kiện chuẩn, phải dùng phương trình Nernst để tính thế thực tế.

The standard reduction potential is the electrode potential of a reduction half-reaction under standard conditions, measured relative to the standard hydrogen electrode, which is assigned a value of 0 V. The more positive $E^\circ$ is, the greater the tendency of the species on the left side to accept electrons and be reduced.

This quantity predicts the thermodynamic direction of a reaction, not its rate. Away from standard conditions, the Nernst equation must be used to find the actual potential.

Ký hiệuNotation

E°

hoặc

E°_{\text{red}}

E°

E°_{\text{red}}

Đơn vịUnitsV (vôn)V (volts)

Công thức chi tiếtFormula details3 công thức3 formulas

E^\circ_{\text{cell}} = \htmlClass{fp-0}{E^\circ_{\text{cathode}}} - \htmlClass{fp-1}{E^\circ_{\text{anode}}}

E^\circ_{\text{cell}} = \htmlClass{fp-0}{E^\circ_{\text{cathode}}} - \htmlClass{fp-1}{E^\circ_{\text{anode}}}

Dùng để tính thế pin chuẩn từ hai thế khử chuẩn; catot xảy ra khử, anot xảy ra oxi hóa.Use this to calculate the standard cell potential from two standard reduction potentials; reduction occurs at the cathode and oxidation at the anode.

Trong đóWhere

E^\circ_{\text{cell}}

thế pin chuẩn — Vstandard cell potential — V

E^\circ_{\text{cathode}}

thế khử chuẩn của nửa phản ứng tại catot — Vstandard reduction potential of the cathode half-reaction — V

E^\circ_{\text{anode}}

thế khử chuẩn của nửa phản ứng tại anot — Vstandard reduction potential of the anode half-reaction — V

\Delta G^\circ = \htmlClass{fp-0}{-}\htmlClass{fp-1}{nF}E^\circ_{\text{cell}}

\Delta G^\circ = \htmlClass{fp-0}{-}\htmlClass{fp-1}{nF}E^\circ_{\text{cell}}

Dùng để liên hệ thế pin chuẩn với biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn và xét tính tự phát.Use this to link the standard cell potential to the standard Gibbs free energy change and to judge spontaneity.

Trong đóWhere

\Delta G^\circ

biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn — J/molstandard Gibbs free energy change — J/mol

n

số mol electron trao đổi trong phản ứng oxi hóa – khử đã cân bằngmoles of electrons transferred in the balanced redox reaction

F

hằng số Faraday — C/molFaraday constant — C/mol

E^\circ_{\text{cell}}

thế pin chuẩn — Vstandard cell potential — V

E^\circ_{\text{cell}} = \frac{\htmlClass{fp-0}{RT}}{\htmlClass{fp-1}{nF}}\ln K

E^\circ_{\text{cell}} = \frac{\htmlClass{fp-0}{RT}}{\htmlClass{fp-1}{nF}}\ln K

Dùng để liên hệ thế pin chuẩn với $K$ ở cùng nhiệt độ; $E^\circ_{\text{cell}}>0$ tương ứng với $K>1$ .Use this to link the standard cell potential to $K$ at the same temperature; $E^\circ_{\text{cell}}>0$ corresponds to $K>1$ .

Trong đóWhere

E^\circ_{\text{cell}}

thế pin chuẩn — Vstandard cell potential — V

R

hằng số khí lý tưởng — J/(mol·K)ideal gas constant — J/(mol·K)

T

nhiệt độ tuyệt đối — Kabsolute temperature — K

n

số mol electron trao đổimoles of electrons transferred

F

hằng số Faraday — C/molFaraday constant — C/mol

K

hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa – khửequilibrium constant of the redox reaction

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Không nhân $E^\circ$ với hệ số cân bằng.

$E^\circ$ là đại lượng cường tính nên không đổi khi nhân hệ số. Hệ số chỉ ảnh hưởng đến $n$ trong quan hệ với $\Delta G^\circ$ .

Đừng vừa đảo dấu thế anot vừa dùng phép trừ.

Khi tính $E^\circ_{\text{cell}}=E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}$ , dùng các thế khử như bảng. Trong pin Galvani tự phát, tiểu phân thuộc nửa phản ứng có $E^\circ$ dương hơn bị khử tại catot.

Thế pin chuẩn âm không có nghĩa phản ứng hoàn toàn bất khả thi.

Chiều đã viết không tự diễn ra trong pin Galvani ở điều kiện chuẩn; nguồn điện ngoài có thể thúc đẩy chiều đó trong bình điện phân.

Never multiply $E^\circ$ by a balancing coefficient.

Potential is an intensive property, so it does not change when a half-reaction is scaled. The coefficients matter only through $n$ in the relationship with $\Delta G^\circ$ .

Do not flip the sign of the anode potential and subtract it as well.

In $E^\circ_{\text{cell}}=E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}$ , use the reduction potentials exactly as tabulated. In a spontaneous galvanic cell, the species in the half-reaction with the more positive $E^\circ$ is reduced at the cathode.

A negative standard cell potential does not make a reaction impossible.

The reaction as written is simply not spontaneous in a galvanic cell under standard conditions, but an external power source can drive it in an electrolytic cell.

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

Xác định $n$ sau khi cân bằng electron.

Trong công thức liên hệ $\Delta G^\circ$ với thế pin, $n$ là số electron thực sự trao đổi của phản ứng đã cân bằng. Đổi joule sang kJ khi đề yêu cầu.

Ghi chuỗi dấu tương đương trước khi suy luận.

Ở điều kiện chuẩn, $E^\circ_{\text{cell}}>0\Leftrightarrow\Delta G^\circ<0\Leftrightarrow K>1$ . Nếu nồng độ thay đổi, thế thực tế có thể khác thế chuẩn.

Determine $n$ only after balancing the electrons.

In the equation linking $\Delta G^\circ$ to cell potential, $n$ is the number of electrons actually transferred in the balanced reaction. Convert joules to kJ when the question asks for it.

Write out the chain of equivalent signs before reasoning.

Under standard conditions, $E^\circ_{\text{cell}}>0\Leftrightarrow\Delta G^\circ<0\Leftrightarrow K>1$ . If concentrations change, the actual potential can differ from the standard potential.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryThường xuyênVery common

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from1 phút đọc1 min read

Walther Nernst

Thế khử chuẩn gắn liền với Walther Nernst, nhà hóa lý người Đức đã thiết lập phương trình liên hệ thế điện cực với nhiệt độ và hoạt độ (thường xấp xỉ bằng nồng độ) của các chất, nhằm lượng hóa xu hướng nhận electron của mỗi chất trong pin điện hóa.

Standard reduction potentials are closely associated with Walther Nernst, the German physical chemist who derived the equation relating electrode potential to temperature and to the activities (often approximated by concentrations) of the species involved, quantifying how strongly each substance tends to accept electrons in an electrochemical cell.

Vì sao mang đúng cái tên này? Tên gọi ghép từ hai quy ước. Chữ "chuẩn" chỉ bộ điều kiện quy chiếu cố định — 1 bar hoặc 1 atm cho chất khí, nồng độ 1 M cho chất tan, thường ở 298,15 K — cộng thêm việc lấy điện cực hydro làm mốc 0 V; thiếu bộ mốc này thì mọi con số đều vô nghĩa vì không có gì để so. Chữ "khử" thì đến từ một quyết định về danh pháp: Hội nghị Stockholm năm 1953 khuyến nghị viết mọi thế điện cực theo chiều khử, tức electron luôn đứng ở vế trái của phương trình. Vì vậy dù trong pin thật có một điện cực đang xảy ra oxi hóa, bảng tra vẫn ghi tất cả dưới dạng khử, và ta lấy hiệu giữa thế khử chuẩn ở cathode trừ đi thế khử chuẩn ở anode để ra thế của pin (cell potential).

Nguồn đối chiếuSources

Thử nghiệm tương tácInteractive explorer

Bấm từng nấc trên thang — chỉ khoảng cách giữa hai nấc mới có nghĩa

Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — đăng nhập để mở.Drag the parameters and watch the concept move — sign in to open.

Tạo tài khoảnCreate an account

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termThế điện cực pin và năng lượng tự doỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termPhản ứng oxi hóa–khử (redox)Phản ứng hóa học · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termPin Galvani (Volta) và bình điện phânỨng dụng nhiệt động · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstđiều kiện chuẩnstandard conditions (sắp có)(coming soon)

Dẫn tớiLeads topin galvanigalvanic cell

Liên quanRelatednửa phản ứnghalf-reactionphương trình NernstNernst equation (sắp có)(coming soon)dãy hoạt động hóa họcactivity series (sắp có)(coming soon)

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Hay nhầm vớiOften confused with

Thuật ngữTermKhác nhau ở đâuHow they differHay nhầm khiMixed up when

thế điện cực pin chuẩn (standard cell potential)standard cell potential

Khác nhau ở đâuHow they differThế khử chuẩn là đại lượng đặc trưng cho từng nửa phản ứng khử của một chất. Thế điện cực pin chuẩn là hiệu thế giữa hai nửa pin trong một pin hoàn chỉnh.

Hay nhầm khiMixed up whenĐề cho giá trị E° của hai nửa pin và hỏi suất điện động của pin, thí sinh thường cộng hai giá trị thay vì lấy hiệu.

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 11, 20, 23.