ラティマー図とフロスト図の大きな違いは、ラティマー図が化学元素の標準電極電位をまとめたものであるのに対し、フロスト図は酸化状態の異なる物質の相対的な安定性をまとめたものであることだ。

ラティマー図とフロスト図は、酸化還元反応の詳細を示す上で本質的に重要な図である。また、ラティマー図はウェンデル・ミッチェル・ラティマーに、フロスト図はアーサー・アトウォーター・フロストにちなんで、それぞれ作成した科学者の名前が付けられている。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ラティマー図とは 3. フロストダイアグラムとは 4. 横並び比較 - 表形式でのラティマー図とフロストダイアグラム 5. まとめ

ラティマー図は何ですか？

ラティマー図とは、元素の標準電極電位をまとめたものである。この図は、アメリカの化学者ウェンデル・ミッチェル・ラティマーにちなんで命名された。このような図を作成する場合、左側に化学元素の高酸化状態を書くことになる。そして、酸化状態を左から順に書くと、左隅が最も酸化状態の少ない状態になります。この酸化状態の間には、矢印（左の矢印）を使っています。さらに、矢印の先には、右側の酸化状態変換反応に対する標準電極電位を書き込まなければならない。例えば、こんな感じです。

図01：酸素原子の酸化状態の違いを示すラティマー図

上記の例で考えた化学元素は酸素であり、それに対応する酸素の酸化状態を持つ次のような化学物質がある。

• O2 - 酸化状態がゼロ
• 酸化状態-1のH2O2-酸素
• 酸化状態-2のH2O-酸素

ラティマー図は、フロストダイアグラムを描くために必要な、反応の非隣接ステップの電極電位を求めることができる重要なステップである。また、ある電極電位で化学物質が脱プロトン化反応を起こすかどうかを示すためにも重要である。

霜模式図は何ですか？

フロストダイアグラムとは、異なる酸化状態にある物質の相対的な安定性を示す図式である。無機化学や電気化学の分野で非常に重要な役割を担っている。さらに、X軸を酸化状態、Y軸を自由エネルギーとしたグラフである。ここで、グラフはpH値に依存するため、測定時のpH値を入れる必要がある。酸化還元半反応を利用して、自由エネルギーを求めることができる。さらに、ラティマーグラフではなく、このグラフを使うことで簡単に還元電位を求めることができる。

図02：フロストマップ

図を作成する際、X軸に酸化状態、Y軸に自由エネルギーを、真ん中に0を印す必要がある。これは、自由エネルギーが負の値も正の値も持っているからである。また、グラフの傾きは、2つの酸化状態の間の標準電極電位を示しています。

ラティマー図と霜模式図の違い

ラティマー図やフロストダイアグラムは、酸化還元反応における酸化還元情報の決定において非常に重要な役割を果たします。しかし、ラティマー図とフロストダイアグラムの大きな違いは、ラティマー図が化学元素の標準電極電位をまとめたものであるのに対し、フロストダイアグラムは物質の異なる酸化状態の相対的安定性をまとめたものである点である。

以下のインフォグラフィックは、ラティマー図とフロスト図の違いを表形式でまとめたものです。

概要 - ラティマー図 vs. 霜模式図

一般に、ラティマー図やフロスト図は、酸化還元反応に関する情報を判断するのに役立つ。しかし、ラティマー図とフロスト図の大きな違いは、ラティマー図が化学元素の標準電極電位をまとめたものであるのに対し、フロスト図は物質の異なる酸化状態の相対的な安定性をまとめたものであることだ。

引用

1 酸化還元化学で用いられる図。"ウェスタン・オレゴン大学 "こちらからご覧いただけます。"4.3: Latimer and Frost Diagram" Chemistry Playbook, Playbill, June 5, 2019, available here.2 "4.3: Latimer and Frost Diagram," Chemistry Playbook, Lyrics, June 5, 2019