电极电势

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什么是电极电势？

电极电势，即电极电位。物理化学对电极电势的定义：对任意给定的电极，使其与标准氢电极组合为原电池（以氢电极为负极），设若已消除液体接界电势，则此原电池的电动势就作为该给定电极的氢标电极电势，简称为电极电势。为了获得各种电极的电极电势数值，通常以某种电极的电极电势作标准与其它各待测电极组成电池，通过测定电池的电动势， 而确定各种不同电极的相对电极电势E值。

电极电势产生的原因——双电层理论

双电层理论是德国化学家能斯特提出的。

当金属放入溶液中时，一方面金属晶体中处于热运动的金属离子在极性水分子的作用下，离开金属表面进入溶液。金属性质愈活泼，这种趋势就愈大；另一方面溶液中的金属离子，由于受到金属表面电子的吸引，而在金属表面沉积，溶液中金属离子的浓度愈大，这种趋势也愈大。在一定浓度的溶液中达到平衡后，在金属和溶液两相界面上形成了一个带相反电荷的双电层(electrical double layers)，双电层的厚度虽然很小(约为10^-8厘米数量级)， 但却在金属和溶液之间产生了电势差。

通常人们就把产生在金属和盐溶液之间的双电层间的电势差称为金属的电极电势（electrode potential），并以此描述电极得失电子能力的相对强弱。电极电势以符号E Mn+/ M表示， 单位为V(伏)。如锌的电极电势以E( Zn2+ / Zn) 表示， 铜的电极电势以E( Cu2+ /Cu) 表示。电极电势的大小主要取决于电极的本性，并受温度、介质和离子浓度等因素的影响。

标准电极电势

标准电极电势是可逆电极在标准状态及平衡态时的电势，也是标准态时的电极电势。指的是当温度为25℃，金属离子的有效浓度为1mol/L（即活度为1）时测得的平衡电位。非标态下的标准电极电位可由能斯特方程导出。

原电池是由两个相对独立的电极所组成，每一个电极相当于一个“半电池”，分别进行氧化和还原反应。由不同的半电池可以组成各式各样的原电池。但目前为止，我们还未能在实验和理论上计算个别电极的电极电势，而只能够测得由两个电极所组成的电池的总电动势。

但在实际应用中只要知道与任意一个选定的作为标准的电极相比较时的相对电动势就够了。如果知道了两个半电池的这些数值，就可以求出由它们所组成的电池的电动势。

按照1953年IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）的建议，采用标准氢电极作为标准电极，这个建议被广泛接受和承认，并于1958年作为IUPAC的正式规定。根据这个规定，点击的氢标电势就是所给电极与同温下的氢标准电极所组成的电池的电动势。

对于任意给定的电极，使其与标准氢电极组合为原电池：标准氢电极 || 给定电极

设若以消除液体接界电势，则此原电池的电动势就作为该给定电极的氢标电极电势，简称为电极电势，并用φ来表示。

该电池的电动势就是铜电极的氢标还原电极电势。当铜电极的Cu2+的活度aCu2+=1时，实验测得的标准电动势为0.337V，所以φCu2+|Cu=0.337V。用同样的方法可得到其他电极的标准还原电极电势值，从而得到标准电极电势表。

影响电极电势的因素

影响电极电势的因素是离子的浓度、溶液的酸碱性、沉淀剂和络合剂，判断的因素是能斯特方程。能斯特方程式：标准电极电势是在标准状态下测定的。如果条件改变，则电对的电极电势也随之发生改变。电极电势的大小，首先取决于电极的本性，它是通过标准电极电势 来体现的。其次，溶液中离子的浓度（或气体的分压）、温度等的改变都会引起电极电势的变化。影响最大的莫过于离子本身的活性。它们之间的定量关系可由能斯特方程式来表示。

能斯特方程的具体写法举例：

⑴已知Fe3++e-=Fe2+，φ（标准）=0.770V

Φ=φ（标准）+(0.0592/1)lg([Fe3+]/[Fe2+])

=0.770+(0.0592/1)lg([Fe3+]/[Fe2+])

⑵已知Br2(l)+2e-=2Br-，φ（标准）=1.065V

Φ=1.065+(0.0592/2)lg(1/[Br-]∧2)

⑶已知MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，φ（标准）=1.228V

Φ=1.228+(0.0592/2)lg([H+]4/[Mn2+])

⑷已知O2+4H++4e-=2H2O，φ（标准）=1.229V

Φ=1.229+(0.0592/4)lg((p(O2)·[H+]4)/1)

电极电势与氧化还原反应的关系

通常条件下，氧化还原反应总是由较强的氧化剂与还原剂向着生成较弱的氧化剂和还原剂方向进行。从电极电势的数值来看，当氧化剂电对的电势大于还原剂电对的电势时，反应才可以进行。反应以“高电势的氧化型氧化低电势的还原型”的方向进行。在判断氧化还原反应能否自发进行时，通常指的是正向反应。

任何一个氧化还原反应，原则上都可以设计成原电池。利用原电池的电动势可以判断氧化还原反应进行的方向。

由氧化还原反应组成的原电池，在标准状态下，如果电池的标准电动势＞0, 则电池反应能自发进行；如果电池的标准电动势＜0, 则电池反应不能自时，氧化还原反应才能发进行。在非标准状态下，则用该状态下的电动势来判断。 从原电池的电动势与电极电势之间的关系来看，只有对的电极电势，才能满足E ＞0的条件。

2018-07-07 14:03:38 1211 http://www.yiqi.com/citiao/detail_920.html 热门标签： 电势差_电压_电势差公式_电势差与电场强度接触电势_金属接触电势差_降低接触电势氧化还原电势_还原电位_氧化还原电势的测定和应用