半反応のエネルギーバランスと標準電極電位
電子のもつエネルギーを考慮して半反応式のエネルギーバランスを考えましょう。
ところで、電荷（電子など）があるところには電場が生じ、その電荷は、電場の電位に応じたエネルギーをもっています。
ややこしい説明はどうでもよいから、
「ある電位E (V or J/C)にある電荷量q (C)は、q・Eのエネルギー(J)をもつ」
「1モルの電子(e－)の電荷量(C)の絶対値は96485 (C/mol)であり、これをファラデー定数(F)とよぶ」
を覚えること。
これもややこしいから、以下の式だけは必ず覚えること。
「n モルの電子がもつエネルギー 」＝ －n・F・E
F：ファラデー定数96485 (C/mol)、E：電位(V or J/C)
ファラデー定数は、1モルの電子が持つ電荷量の絶対値です。電子はマイナス電荷なので、マイナスのエネルギーを持ちます。したがって、上の式では電位にファラデー定数をかけて、マイナスをくっ付けているのです。
※電子は負電荷だから、エネルギーの式にはマイナスがつくことを忘れない。半反応の標準電極電位を求める例題
有機物酸化の半反応①で移動する電子4e-に生じる電位をE①(V)とします。
ボルト（V）の単位は（J / C）と換算できます。J（ジュール）はエネルギーの単位、C（クーロン）は電荷量の単位です。1モルの電子がもつ電荷量の絶対値は、ファラデー定数（F）96485 (C / mol)で与えられます。
したがって、半反応式①の電子4e-がもつエネルギーは、－4・F・E① (J)です。
この電子がもつエネルギーを含めて、各物質の標準生成ギブズエネルギーを半反応式の下に記し、半反応の左辺と右辺でエネルギーがバランスする式を解きます。
有機物酸化の半反応の標準電極電位
（原形） （生成形）
① CO2 + 4H+ + 4e- = CH2O + H2O
Gf0 (kJ/mol) －385 0 －129.7 －237.18
電気エネルギー(J) －4FE①
左辺と右辺の合計エネルギーがバランスする式：
－385・103 －4FE① = －129.7・103 －237.18・103
未知数 E① を求めます。
E① = (－129.7・103 －237.18・103＋ 385・103)／(－4・96485) = －0.05 (V)
これは、左辺（原形）と右辺（生成形）の標準生成ギブズエネルギーの合計差（生成形－原形）が4電子に与えられることを意味します。酸化還元反応では、この電子に与えられたエネルギーを使って化学結合を組み直すのです。
そのエネルギーから計算される電位（E①）を、その半反応の標準電極電位とよびます。標準生成ギブズエネルギーは物質に固有の値を持つので、半反応式ごとに固有の標準電極電位をもつのです。
酸素呼吸において、
酸素分子が還元される半反応式②の標準電極電位を求めます。
酸素呼吸（酸素還元）
② O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
Gf0 (kJ/mol) 0 0 2（－237.18）
電気エネルギー(J) －4FE②
エネルギーバランス：－4FE② ＝ 2（－237.18・103）
E② = 2（－237.18・103）／ (－4・96485) = 1.23 (V)
硫酸還元の半反応の標準電極電位を求めます。
硫酸呼吸（硫酸還元）
④ SO42- + 10H+ + 8e- = H2S + 4H2O
Gf0 (kJ/mol) －744.5 0 －27.78 4(－237.18)
電気エネルギー(J) －8FE④
エネルギーバランス：－744.5・103－8FE④ ＝ －27.78・103－4・237.18・103
E④ = （－27.78・103－4・237.18・103＋744.5・103）／ (－8・96485) = 0.30 (V)
※ギブズエネルギーの単位にキロ(k)がついているので、1000倍することを忘れない