9.5电动势产生的机理
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§9.5 电动势产生的机理
电极与电解质溶液界面间电势差的形成 接触电势 液体接界电势 电池电动势的产生
一、电池电动势的组成
电池电动势是由各个界面电势差组成的
Cu (导线) ｜Zn (s) ｜ ZnSO4 (a1)
CuSO4 (a2)｜ Cu (s)Biblioteka Baidu
金 属 接 触 电 势
阳 极 电 极 电 势
浓度远大于电池的电解质浓度
不与电池中的电解质发生反应
常用饱和KCl盐桥，当有Ag+ 时，用KNO3或NH4NO3。
++++
盐桥能减低接界电势的机理是由于其中的电解质阴阳 离子迁移速率接近相等，且浓度远大于电池的电解质 浓度，盐桥中的正、负离子便以近乎相等的速率向两 侧电解质溶液中扩散，在盐桥的两侧形成两个数值几 乎相等而电势相反的接界电势，使净的接界电势减小 到可以忽略的程度（见图）。盐桥中的电解质浓度很 高，几乎承担了通过液相接界的全部电荷的迁移。
适用条件： 两接界溶液电解质种类相同且为1-1型电解质 液接电势的消除
ClCl- ClK+ Cl K+ K+ Cl- Cl + K+ K Cl- Cl + K+ K
-
作盐桥的电解质要具备：
Cl- K K+ K+ ClClK+ ClK+ Cl- Cl + K+ K
Cl- Cl + K+ K
+
r r , t t
扩散双电层模型
2
电 极 表 面
d
x
扩散层
通过电极而进行的 间接电子传递反应。
氧化剂和还原剂之间进 行的直接电子传递反应。
三、接触电势 不同金属相互接触时，由于电子的逸出功不同， 相互渗入的电子不同，在界面上电子分布不均匀， 由此产生的电势差称为接触电势。 Zn棒中的电子
Cu棒中的电子
Zn +
Cu -
锌较易失去电子，铜较难失去电子,因而在锌棒与 铜棒的界面处，锌棒因失去较多的电子而带正电，铜 棒因获得较多的电子而带负电, 故在金属界面处，产 生电动势。
四、液体接界电势简称液接电 势 在两个含不同溶质的溶液的界面上，或溶质相同而
浓度不同的界面上，由于离子迁移的速率不同而产生 的电势差 液接电势产生的原因
0.1mol· -1 L HCl 0.01mol· -1 L HCl
H+ Cl-
-
+
E(液接) = (t+ - t-)
RT
F
ln
a±,1
a±,2
液 接 电 势
阴 极 电 极 电 势
eZn
eCu
E 接触 液接
阳 极
ZnSO4溶液
阴 极
CuSO4溶液
铜-锌原电池示意图
二、电极与电解质溶液界面间电势差的形成
紧密层
固 液 界 面 的 双 电 层
金属
+ + + + + + + + + + + + + + + +
电极与电解质溶液界面间电势差的形成 接触电势 液体接界电势 电池电动势的产生
一、电池电动势的组成
电池电动势是由各个界面电势差组成的
Cu (导线) ｜Zn (s) ｜ ZnSO4 (a1)
CuSO4 (a2)｜ Cu (s)Biblioteka Baidu
金 属 接 触 电 势
阳 极 电 极 电 势
浓度远大于电池的电解质浓度
不与电池中的电解质发生反应
常用饱和KCl盐桥，当有Ag+ 时，用KNO3或NH4NO3。
++++
盐桥能减低接界电势的机理是由于其中的电解质阴阳 离子迁移速率接近相等，且浓度远大于电池的电解质 浓度，盐桥中的正、负离子便以近乎相等的速率向两 侧电解质溶液中扩散，在盐桥的两侧形成两个数值几 乎相等而电势相反的接界电势，使净的接界电势减小 到可以忽略的程度（见图）。盐桥中的电解质浓度很 高，几乎承担了通过液相接界的全部电荷的迁移。
适用条件： 两接界溶液电解质种类相同且为1-1型电解质 液接电势的消除
ClCl- ClK+ Cl K+ K+ Cl- Cl + K+ K Cl- Cl + K+ K
-
作盐桥的电解质要具备：
Cl- K K+ K+ ClClK+ ClK+ Cl- Cl + K+ K
Cl- Cl + K+ K
+
r r , t t
扩散双电层模型
2
电 极 表 面
d
x
扩散层
通过电极而进行的 间接电子传递反应。
氧化剂和还原剂之间进 行的直接电子传递反应。
三、接触电势 不同金属相互接触时，由于电子的逸出功不同， 相互渗入的电子不同，在界面上电子分布不均匀， 由此产生的电势差称为接触电势。 Zn棒中的电子
Cu棒中的电子
Zn +
Cu -
锌较易失去电子，铜较难失去电子,因而在锌棒与 铜棒的界面处，锌棒因失去较多的电子而带正电，铜 棒因获得较多的电子而带负电, 故在金属界面处，产 生电动势。
四、液体接界电势简称液接电 势 在两个含不同溶质的溶液的界面上，或溶质相同而
浓度不同的界面上，由于离子迁移的速率不同而产生 的电势差 液接电势产生的原因
0.1mol· -1 L HCl 0.01mol· -1 L HCl
H+ Cl-
-
+
E(液接) = (t+ - t-)
RT
F
ln
a±,1
a±,2
液 接 电 势
阴 极 电 极 电 势
eZn
eCu
E 接触 液接
阳 极
ZnSO4溶液
阴 极
CuSO4溶液
铜-锌原电池示意图
二、电极与电解质溶液界面间电势差的形成
紧密层
固 液 界 面 的 双 电 层
金属
+ + + + + + + + + + + + + + + +