鋰離子標準還原電位異常的探討 施建輝 國立新竹科學園區實驗高級中學 教育部高中化學學科中心 schemistry0120@gmail.com   n   為何鋰離子的標準還原電位值最負？ 問：在標準還原電位表中，鋰離子的標準還原電位最負，亦即鋰金屬的標準氧化電位最正，但常見的鹼金屬活性的順序為K > Na > Li，如何解釋此一現象？ 常見的標準還原電位表如表1所示，其中Na, K, Li的標準還原電位分別為 −2.71 V, −2.93 V, −3.05 V。 表1：標準還原電位表（取自翰林選修化學上冊） n   解答一：以水合能大小說明 一般所謂的金屬「活性」大小，是以該金屬與氧反應的難易程度而定，但測量「標準還原電位」是在水中測定，涉及金屬離子水合能的大小。鋰離子由於水合能甚大，故在金屬陽離子中，標準還原電位最負。以上是高中化學老師回答學生常用的敘述方式，若有學生追根究柢，此一敘述恐怕無法滿足學生的好奇心。 n   解答二：以能量變化說明 在無機元素化學（科學出版社）一書中，有精闢的說明，整理如下，供各位參考： 一、   鹼金屬在水中形成水合離子的能量變化（圖1） 圖1：鹼金屬在水中形成水合離子的能量變化 (1)          ΔfH°即鹼金屬失去電子形成水合離子所需能量，ΔHs°為金屬的昇華熱，ΔHh°為氣態金屬離子的水合能，I1為鹼金屬的第一游離能。 (2)          ΔfH° = ΔHs° + I1 + ΔHh° (3)          鹼金屬元素的熱力學數據（表2） 表2：鹼金屬元素的熱力學數據（單位：kJ mol-1） (4)          計算鹼金屬失去電子形成水合離子所需能量： ΔfH°(Li) = 161 kJ mol-1 + 520 […]