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自由能-氧化数图

指数 自由能-氧化数图

自由能-氧化态图是一种在电化学中被无机化学家所用于图解某一元素不同氧化态的物种的相对稳定性的图表,又稱為「弗洛斯特圖(Frost diagram)」。自由能-氧化态图的形状在不同pH值下是不同的,因此必须指明该图所用的pH值。.

14 关系: 半反應归中反应化學元素元素电势图热力学电子电位-pH图电化学PH值歧化反应氧化物自由能图氧化还原反应氧化态水合氢离子

半反應

半反應一般是指氧化還原反應的氧化或還原反應的一部分。一個半反應是通過考慮參與氧化還原反應的個別物質氧化態的變化。.

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归中反应

归中反应(Comproportionation)是一类氧化还原反应,其中由两个或多个含有某元素而不同氧化数的反应物,得到氧化数相同的单一产物,其逆反应為歧化反应。 例如一反應的反應物中,A元素的氧化數分別為0和+2,而生成物中的A元素的氧化數為+1,此反應即為归中反应。.

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化學元素

化學元素指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质,同一種化學元素是由相同的原子組成,也就是其原子中的每一核子具有同样数量的質子,用一般的化学方法不能使之分解,并且能构成一切物质。一些常見元素的例子有氫、氮和碳。 原子序數大於82的元素(即鉛之後的元素)沒有穩定的同位素,會進行放射衰變。另外,第43和第61種元素(即锝和鉕)沒有穩定的同位素,會進行衰變。可是,即使是原子序數大於94,沒有穩定原子核的元素,有些仍可能存在在自然界中,如鈾、釷、钚等天然放射性核素。 所有化學物質都包含元素,即任何物質都包含元素,隨著人工的核反應,會發現更多的新元素。 1923年,国际原子量委员会作出决定:化学元素是根据原子核电荷的多少对原子进行分类的一种方法,把核电荷数相同的一类原子称为一种元素。 2012年,總共有118種元素被發現,其中地球上有94種。.

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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。 这种图又稱為「拉蒂麥爾圖(Latimer diagram)」,其名稱来自于其提出者,美国化学家Wendell Mitchell Latimer。.

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热力学

热力学,全稱熱動力學(thermodynamique,Thermodynamik,thermodynamics,源於古希腊语θερμός及δύναμις)是研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科;它着重研究物质的平衡状态以及与準平衡态的物理、化学过程。热力学定義許多巨觀的物理量(像溫度、內能、熵、壓強等),描述各物理量之間的關係。热力学描述數量非常多的微觀粒子的平均行為,其定律可以用統計力學推導而得。 熱力學可以總結為四條定律。 熱力學第零定律定義了温度這一物理量,指出了相互接觸的两个系統,熱流的方向。 熱力學第一定律指出内能這一物理量的存在,並且與系統整體運動的動能和系統与與環境相互作用的位能是不同的,區分出熱與功的轉換。 熱力學第二定律涉及的物理量是温度和熵。熵是研究不可逆过程引入的物理量,表征系統通過熱力學過程向外界最多可以做多少熱力學功。 熱力學第三定律認為,不可能透過有限過程使系統冷却到絕對零度。 熱力學可以應用在許多科學及工程的領域中,例如:引擎、相變化、化學反應、輸運現象甚至是黑洞。熱力學計算的結果不但對物理的其他領域很重要,對航空工程、航海工程、車輛工程、機械工程、細胞生物學、生物醫學工程、化學、化學工程及材料科學等科學技術領域也很重要,甚至也可以應用在經濟學中。 热力学是从18世纪末期发展起来的理论,主要是研究功與热量之間的能量轉換;在此功定義為力與位移的內積;而熱則定義為在熱力系統邊界中,由溫度之差所造成的能量傳遞。兩者都不是存在於熱力系統內的性質,而是在熱力過程中所產生的。 熱力學的研究一開始是為了提昇蒸汽引擎的效率,早期尼古拉·卡諾有許多的貢獻,他認為若引擎效率提昇,法國有可能贏得拿破崙戰爭。出生於愛爾蘭的英國科學家開爾文在1854年首次提出了熱力學明確的定義: 一開始熱力學研究關注在熱機中工質(如蒸氣)的熱力學性質,後來延伸到化学过程中的能量轉移,例如在1840年科學家杰迈因·亨利·盖斯提出,有關化學反應的能量轉移的研究。化學熱力學中研究熵對化學反應的影響Gibbs, Willard, J. (1876).

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电子

电子(electron)是一种带有负电的次原子粒子,通常标记为 e^- \,\!。電子屬於轻子类,以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子。因此,根據泡利不相容原理,任何兩個電子都不能處於同樣的狀態。电子的反粒子是正电子(又称正子),其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同,但是电量正負性与电子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅,在這過程中,生成一對以上的光子。 由电子與中子、质子所组成的原子,是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核,电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时,原子会带电;称該帶電原子为离子。当原子得到额外的电子时,它带有负电,叫阴离子,失去电子时,它带有正电,叫阳离子。若物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡时,称该物体带静电。当正负电量平衡时,称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途,例如,靜電油漆系統能夠將或聚氨酯漆,均勻地噴灑於物品表面。 電子與質子之間的吸引性庫侖力,使得電子被束縛於原子,稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子,會交換或分享它們的束縛電子,這是化學鍵的主要成因。当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,則改稱此電子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏,像電傳導、磁性或熱傳導,電子都扮演了機要的角色。移動的電子會產生磁場,也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。 根據大爆炸理論,宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如,當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面,許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅,或者,會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。 在實驗室裏,精密的尖端儀器,像四極離子阱,可以長時間局限電子,以供觀察和測量。大型托卡馬克設施,像国际热核聚变实验反应堆,藉著局限電子和離子電漿,來實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。 電子被广泛應用于電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等领域。.

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电位-pH图

电位-pH图,也称电势-pH图、稳定区图、普尔贝图,是表示系统的电极电势与pH关系的图,它在电化学中有很重要的意义。最早由比利时学者马塞尔·普尔贝(Marcel Pourbaix)等人在20世纪30年代使用,用于金属腐蚀问题,后应用范围逐渐扩大到电化学、分析、无机、地质科学等领域,有很强的实用性。它相当于研究相平衡时的相图,是一种电化学的平衡图。 最简单的电位-pH图只涉及一种元素的不同氧化态形态与水构成的体系,用它可以预测在具特定电位(氧还态)和pH(酸度)的水溶液体系中,某种元素稳定存在的形态和条件。现在已有数十种元素与水构成的电位-pH图汇订成册(« Atlas d'équilibres électrochimiques »,《电化学平衡图谱》),使用时十分方便。.

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电化学

电化学(electrochemistry)作为化学的分支之一,是研究两类导体(电子导体,如金属或半导体,以及离子导体,如电解质溶液)形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。 传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换,如电解和原电池。但电化学并不局限于电能出现的化学反应,也包含其它物理化学过程,如金属的电化学腐蚀,以及电解质溶液中的金属置换反应。.

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PH值

pH,亦称pH值、氢离子浓度指数、酸鹼值,是溶液中氢离子活度的一种标度,也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。这个概念是1909年由丹麦生物化学家瑟倫·索倫森(Søren Peder Lauritz Sørensen)提出的。「pH」中的「H」代表氫離子(H+),而「p」的來源則有幾種說法。第一種稱p代表德语「Potenz」,意思是力度、強度;第二種稱pH代表拉丁文「pondus hydrogenii」,即「氫的量」;第三種認為p只是索倫森随意选定的符号,因为他也用了q。现今的化学界把p加在无量纲量前面表示该量的负对数。 通常情况下(25℃、298K左右),当pH小于7的时候,溶液呈酸性,当pH大于7的时候,溶液呈碱性,当pH等于7的时候,溶液为中性。 pH允许小于0,如鹽酸(10 mol/L)的pH为−1。同样,pH也允许大于14,如氫氧化鈉(10 mol/L)的pH为15。.

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歧化反应

歧化反应又稱自身氧化還原反應,是化学反应的一种,反应中因為平衡狀態改變而造成不穩定的現象,進而導致某个元素的化合价既有上升又有下降。.

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氧化物自由能图

氧化物自由能图,又称埃林汉姆图(Ellingham diagram),是一种在热力学中用于说明物质稳定性对温度的依赖性的图表。这种分析通常被用于评估还原金属氧化物和硫化物的难易程度。这种图表是由英国物理化学家于1944年最先制作,故得名埃林汉姆图。在冶金学中,氧化物自由能图被用于预测金属,其氧化物和氧间的平衡温度—在延伸使用中,还包括金属与硫,氮和其他非金属的反应。这种图表还可用于确定在某种条件下一种矿石是否会被还原为其对应的金属单质。这种分析在本质上是热力学的,而忽略了化学动力学因素。因此,由氧化物自由能图预计为顺利进行的反应,其实际历程可能会很慢。.

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氧化还原反应

氧化还原反应(Reduction-oxidation reaction,簡稱Redox)是在反应前后元素的氧化数具有相应的升降变化的化学反应。这种反应可以理解成由两个半反应构成,即氧化反应和还原反应。此类反应都遵守电荷守恒。在氧化還原反應裡,氧化與還原必然以等量同時進行。 一般来说,同一反应中还原产物的还原性比还原剂弱,氧化产物的氧化性比氧化剂弱,这就是所谓“强还原剂制弱还原剂,强氧化剂制弱氧化剂”。換言之:.

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氧化态

氧化态(英文:Oxidation State)表示一个化合物中某个原子的氧化程度。形式氧化态是通过假设所有异核化学键都为100%离子键而算出来的。氧化态用阿拉伯数字表示,可以为正数、负数或是零。 氧化态的升高称为氧化,降低则称为还原。这两个过程涉及电子的形式转移,即总体上看,还原是获得电子的过程,而氧化是失去电子的过程。 IUPAC对氧化态的定义为: “氧化态:一种化学物质中某个原子氧化程度的量度。根据以下公认的规则可计算该原子的电荷:.

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水合氢离子

水合氢离子也稱離子或(),指的是氢离子與水分子配位结合而生成的正離子。與水結合之氫正離子,通常的來源為可溶於水的酸,可溶於水的酸溶在水中會解離成為酸根離子與氫離子,由於水分子能提供孤對電子,所以氫離子便與水分子配位结合而生成水合氢离子。 水合氢离子通常用H3O+表示,为了简便,也常把H3O+写作H+。 命名时若作为前缀则称为𨦡基(oxonio-)。 2015年11月2日,使用水合氫離子來探測質子-電子質量比μ,布拉格查理大學物理研究團隊發現,在過去70億年內,Δμ/μ不大於10-7。.

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