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鹤壁市最权威的分析仪器化工公司鹤壁银河讲述电极电位

来源:www.97506.com 发布于:2013年08月29日 09:44:29

鹤壁市银河分析仪器化工有限公司专业生产微机量热仪、测硫仪、定硫仪、微机定硫仪、石油量热仪、砖厂量热仪、秸秆量热仪、智能量热仪、微机制冷量热仪等等。产品广泛应用于:煤炭、电力、冶金、地质、建材、化工、节能、教学、科研等单位和部门。联系电话:0392-3618189。

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    当一种金属浸入含有该金属离子的溶液中时,在金属和溶液界面间就会产生一个电位差,即金属与溶液的相间电位,人们把金属与溶液的相间电位称为电极电位。 


    电极电位的产生是由于金属和电解质溶液界面间存在着双电层,双电层是由金属上的电荷与分布在金属表面附近溶液中的符号相反的离子所组成的。任何金属都是由排列整齐的金属正离子及其间半自由流动着的电子所组成,如锌片浸在硫酸锌溶液中,由于水分子是极性分子,它对金属表面的锌离子具有吸引作用,又由于锌离子本身的热运动,使得锌离子比较容易摆脱自由电子的静电吸引而进入溶液成为水合锌离子,但同时由于热运动和锌表面自由电子的吸引也会使溶液中的水合锌离子失去水分子,而回到金属表面,最后达到动态平衡Zn Zn2++2e,由于锌电极上的锌离子转入溶液,将电子留在电极上,使电极带负电荷。溶液则获得了锌离子带正电荷。


    当金属相与溶液相之间建立了动态平衡后,在电极溶液界面上就建立了稳定的双电层,由于双电层的建立,在电极界面两侧聚集了符号相反的电荷,因此产生了电位差。因为锌电极具有多余的电子,带负电荷,所以它的电位是负的。 当铜电极浸入硫酸铜溶液后,同样存在着铜进入溶液和溶液中的铜离子沉积在铜电极上的两种趋势。但由于铜是一种不活泼金属,溶液中的铜离子向金属上沉积的趋势大于铜溶解的趋势,因此溶液和电极间建立了如下平衡Cu2+十2e Cu,由于溶液中的铜离子在电极上沉积,使电极带正电荷,溶液带负电荷,因此铜电极的电位是正的。 


    金属与溶液界面间的电位差的大小以及金属上所带电荷的符号决定于金属的种类和原来存在于溶液中的金属离子。 电极电位的绝对值目前还无法测量,而只能把电极体系同一个标准的参考电极组成原电池,通过测量该电池的电动势,而得到相对于标准电极的电位差。通常采用标准氢电极作为参考电极。标准氢电极是指一个大气压的氢与氢离子浓度为1摩尔/升的稀酸溶液所构成的电极体系,将镀有铂黑的铂片浸入氢离子浓度为1摩尔/升的稀硫酸溶液中,在25℃不断通入压力为1个大气压的高纯氢气,氢气被铂黑所吸收,构成了氢电极H2 2H十十2e,在电化学中将标准氢电极的电极电位规定为零,于是某一金属电极与标准氢电极组成的原电池的电动势就是该金属电极的电极电位。 


    根据国际纯化学和应用化学学会的建议规定:电子从外电路由标准氢电极流向此电极的电极电位为正号,电子通过外电路由此电极流向标准氢电极的电极电位定为负号,按照这一规定,当电极体系与氢电极构成原电池时,如果此电极体系作为阴极,即发生还原反应,则此电极体系的电位为正,正号的意思表示,还原反应能自发进行。如果此电极体系作为阳极,即不能发生还原反应,则规定此电极体系的电位为负。负号表示还原反应不能自发进行。 要正确测量一个电池的电动势,只能在没有电流或只有极微小的电流通过电极的条件下进行。因为当电流通过电池时,会在电池中发生电化学反应,从而改变电极平衡中有关物质的浓度,使电极电压不断发生变化,因而测得的电极电位是不准确的。为了准确地测量电池的电动势,通常采用补偿法,即用一个数值相同但方向相反的外加电动势来对抗电池的电动势,使电路中流过的电流无限小。 


    电极电位的大小与浓度的关系可用能斯特方程式表示。 对于任何一个可逆的电极反应,还原态 氧化态十ne可用能斯特方程式表示为: E = Eo +  1n  E——平衡电极电位 R——气体常数(8.314J·K-1mo1-1) T——热力学温度(273.13 + t℃) n——参加电极反应的电子数 E0——标准状态下的电动势(25℃,latm) F——法拉弟常数(9.6487×104C·mol-1) 若将各常数项代入,在25℃时,方程式可表示为 E = Eo +  1g  若反应物为气体,则浓度近似为气体在平衡时的分压 (以大气压单位表示),如果反应物为固体或不溶于水相(或溶剂)而以纯液体形态出现,则由于物质在相中的组成是不变的,因此热力学规定其浓度为1,这表示该物质不影响电极反应的平衡。


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