[科普中国]-氧化还原电对

任何一个氧化还原反应都可以看成是两个半反应之和：一个是氧化剂(氧化型)在反应过程中氧化数降低，氧化型转化为还原型的半反应，另一个是还原剂(还原型)在反应过程中氧化数升高、还原型转化为氧化型的半反应。一对氧化型和还原型物质构成的共轭体系称为氧化还原电对，可用“氧化型/还原型”表示。1

氧化还原电对和原电池在氧化还原反应中，氧化剂获得电子由氧化型变为还原型，还原剂失去电子由还原型变为氧化型。由物质本身的氧化型和还原型组成的体系称为氧化还原电对。例如：

I2 + 2e- == 2I- 电对I2/I-

Zn2+ + 2e- == Zn 电对Zn2+/Zn

氧化型和还原型是相对而言的，例如电对MnO4/MnO2和电对MnO2/Mn2+ ，在前一个电对中MnO2是还原型，在后一个电对中MnO2是氧化型。要注意：电对都应写成“氧化型/还原型”。

每一个电对对应的氧化还原反应，称为半反应。各电对对电子接受和给出的能力是不同的。因此，当把两个接受和给出电子能力不同的电对用导线连接起来时，就有电流流通，这就叫做原电池，见图1。2

氧化还原电对的作用氧化剂或还原剂的强弱，可用氧化还原电对的电极电位来衡量。对一个氧化还原反应来说，若Ox表示某一电对的氧化态，Red表示它的还原态，n为电子转移数，该电对的氧化还原半反应为 Ox + ne- == Red

用氧化还原电对的条件电极电位，能够准确衡量氧化剂或还原剂的强弱。正确地判断氧化还原反应的方向、次序和程度。3

氧化还原电对应用氧化-还原电对添加剂

氧化-还原电对添加剂的研究始于二次锂电池的限压保护，如今已经成为锂离子电池限压添加剂的主要组成部分，这类化合物包括芳香族化合物、金属茂化合物、聚吡啶配合物、锂的卤化物、噻蒽、茴香醚、联(二)茴香醚以及吩嗪等。

氧化-还原电对添加剂在电解液中的作用机理是：在正常充电条件下，氧化-还原电对[O]/[R]稳定存在于电解液中，不参加任何化学或电化学反应，对电池宏观电化学性能没有影响；当电池电压达到或超过电池截至电压时，还原态[R]在阴极表面被氧化，氧化产物[O]扩散到阳极表面被还原成为[R]，还原产物[R]再扩散到阴极继续被氧化，整个过程沿“氧化—扩散—还原—扩散”循环进行。这样，阴极电位就被锁定在氧化-还原电对[O]/[R]的氧化电位附近，直到充电结束。在限压添加剂的工作过程中，法拉第电流仅仅是通过可逆的氧化-还原反应来承载，过充的电量既没有被储存在两电极，也没有用于电解液的不可逆氧化分解，只是伴随着添加剂的氧化一还原反应以热的形式释放出来，从这个意义上讲，限压添加剂的使用不会对电池造成根本性的破坏。4

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学