问化学概念能斯特方程

2025-02-20 01:36:3276 次浏览

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能斯特方程式是表达电极电势跟浓度的关系式。氧化还原电对的电极电势是半反应式中各物质浓度(或气体的压强)的函数。设电对[氧化型]/[还原型]的半反应式是氧化型 ne还原型,则该电对的电极电势跟浓度的关系是

氧化型+ne<======>还原型

式中E是该电对在非标准态下的电极电势,E是标准电极电势,n是半反应中得失电子数。这就是能斯特方程式。在半反应中,如果还有其他物质参与,则其浓度也应写在方程式中(固体和水除外)。利用奈斯特方程,可以由改变物质的浓度(或气体压强)的方法来改变电对的电极电势,从而有可能改变氧化还原反应的方向.

金属浸于电解质溶液中,显示出电的效应,即金属的表面与溶液间产生电位差,这种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。

电极电位的产生

 用导线将原电池的两个电极联接起来,其间有电流通过。这表明两个电极之间存在电位差。下面简单介绍金属及其盐溶液之间相界面上电位差是怎样产生的。

金属晶体是由金属原子、金属离子和自由电子组成的。当把金属插入其盐溶液中时,金属表面的离子与溶液中极性水分子相互吸引而发生水化作用。这种水化作用可使金属表面上部分金属离子进入溶液而把电子留在金属表面上,这是金属溶解过程。金属越活泼,溶液越稀,金属溶解的倾向越大。另一方面,溶液中的金属离子有可能碰撞金属表面,从金属表面上得到电子,还原为金属原子沉积在金属表面上。这个过程为金属离子的沉积。金属越不活泼,溶液浓度越大,金属离子沉积的倾向越大。当金属的溶解速度和金属离子的沉积速度相等时,达到了动态平衡。

在一给定浓度的溶液中,若金属失去电子的溶解速度大于金属离子得到 电子的沉积速度,达到平衡时,金属带负电,溶液带正电。溶液中的金属离子并不是均匀分布的,由于静电吸引,较多地集中在金属表面附近的液层中。这样在金属和溶液的界面上形成了双电层(图6-2(a)),产生电位差。反之,如果金属离子的沉积速度大于金属的溶解速度,达到平衡时,金属带正电,溶液带负电。金属和溶液的界面上也形成双电层(图6-2(b)),产生电位差。金属与其盐溶液界面上的电位差称为金属的电极电位,常用符号表示。

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