电动势材料范文

电动势材料范文电动势材料范文 电池电动势 一 概念 1 电池电动势的概念电池在断路条件下 正负极间的平衡电势之差 即为电池的电动势 若电池中所有物质都处于标准状态 则电池的电动势就是标准电动 势 其值等于正 负极标准电极电势之差 电池电动势的大小由电池中进行的反应性质和条件决定 与电池的 形状 尺寸无关 电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所 做的功与电荷量的比值 电池电动势是电池产生电能的推动力 电 动势愈高的电池 理论上输出的能量就愈大 如设W为电源中非静电力 电源力 把正电荷量q从负极经过电源内 部移送到电源正极所作的功跟被移送的电荷量的比值 则电动势大 小为 2 电池电势差 电压 的概念电势差则表示静电力把单位正电荷从 电场中的某一点移到另一点所做的功与电荷量的比值 3 两者之间的区别对于给定的电源来说 不管外电阻是多少 电源 的电动势总是不变的 而电源的路端电压则是随着外电阻的变化而 变化的 它是表征外电路性质的物理量 电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极 即与电源两端电压的方向相反 化学电动势 干电池 钮扣电池 蓄电池等 的非静电力是一种与 离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用 电动势的大小取决于化 学作用的种类 与电源大小无关 如干电池无论1号 2号 5号电动 势都是1 5伏 产生化学电动势的电池称为化学电池或电化电池 例如铜锌原电池 电解质溶液为硫酸铜溶液 2 4 电极电势概念德国化学家能斯特 H W Nernst 提出了双电层 理论 electron doublelayer theory 解释电极电势的产生的原因 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 electron doublelayer 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EZn2 Zn表示 铜的电极电势以ECu2 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 标准电极电势标准氢电极电极符号 Pt H2 100kPa H 1mol L 电极 反应 2H 2e H2 g E H H2 0V右上角的符号 代表标准态 标准态要求电极处于标准压力 100kPa或1bar 下 组成电极的固 体或液体物质都是纯净物质 气体物质其分压为100kPa 组成电对 的有关离子 包括参与反应的介质 的浓度为1mol L 1 严格的概念是活度 通常测定的温度为298K 标准电极电势用标准氢电极和待测电极在标准状态下组成电池 测 得该电池的电动势值 并通过直流电压表确定电池的正负极 即可 根据E池 E E 计算各种电极的标准电极电势的相对数值 例如在298k 用电位计测得标准氢电极和标准Zn电极所组成的原电 池的电动势 E池 为0 76v 根据上式计算Zn Zn电对的标准电极为 0 76v 用同样的办法可测得Cu Cu电对的电极电势为 0 34v 电极的E 为正值表示组成电极的氧化型物质 得电子的倾向大于标 准氢电极中的H 如铜电极中的Cu 如电极的为负值 则组成电极 的氧化型物质得电子的倾向小于标准氢电极中的H 如锌电极中的Z n 电极电位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 标准电极电位是以标准氢原子作为参比电极 即氢的标准电极电位 值定为0 与氢标准电极比较 电位较高的为正 电位较低者为负 如氢的标准电极电位H2 H 为0 000V 锌标准电极电位Zn Zn2 为 0 762V 铜的标准电极电位Cu Cu2 为 0 337V 金属浸在只含有该金属盐的电解溶液中 达到平衡时所具有的电极 电位 叫做该金属的平衡电极电位 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 叫做标准电极电位 金属可以看成是由离子和自由电子组成 金属离子以点陈排列 电子在其间运动 对于给定的电极而言 电极电位是一个确定的常量 对于下述电极 反应aA bBcC dD ne电极电位可表示为 1 1 式中E电极电位 V Eo标准电极电位 V R气体常数 8 31441J mol k T绝对温度 k n参与电极反应的电子数 F法拉第常数 96486 7C mol a参 与化学反应各物质的活度 式 1 1 是电极电位的基本关系式 单个的电极电位是无法测量的 因为当用导线连接溶液时 又产生 了新的溶液 电极界面 形成了新的电极 这时测得的电极电位实际上已不再是 单个电极的电位 而是两个电极的电位