电极电势和电动势
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发布时间：2024-10-24 14:59
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时间：2024-10-29 07:48
理解电极电势与电动势，首先需明确的是，绝对电极电势指的是电极与溶液之间形成的电荷分布-双电层所导致的电势差。但由于技术，这种绝对电势差无法直接测量。相对电极电势则是基于相对参比电极（如标准氢电极）进行衡量的。相对电极电势即为电极体系相对于其他电极体系的电势差，而参比电极的存在使得这一差值的测量成为可能。相对电势差的改变量实际上与电极绝对电势差的改变量一致，因此测量相对电势差即可间接了解绝对电势差的变化。
电池的电动势定义为电池两端在无电流流过时的电势差。对于可逆电池，电池电动势与电池反应的自由能变化相联系。当通过一个可逆电池的电流为零时，电池两端的电势差即为其电动势。在标准状况下，电动势的测量通常采用标准氢电极（SHE）作为负极与待测电极作为正极组成电池，此时电动势代表待测电极的相对电极电势。
标准氢电极为世界通用的基准电极，其电极电势被定义为零。通过标准氢电极与待测电极组成的电池，可以得到待测电极的相对电极电势。若待测电极处于标准条件下，则其电动势被称为标准电动势。标准氢电极是由一块镀铂黑的铂片浸入氢离子活度为1mol/L的溶液中，通入氢气压力为标准压力的溶液中，当达到平衡状态时即为标准氢电极。其电化学性能极其稳定。
对于任何给定的电极，其电极反应可表示为氧化态粒子（O）和还原态粒子（R）之间的反应。平衡态电极电势可通过测量标准氢电极获得，或通过计算得出。能斯特方程用于计算电极电势，涉及的参数包括活度（a）和电子转移数（z）。电池的电动势即为两个电极平衡电极电势之差。
举例来说，丹尼尔电池由铜、锌两个可逆电极组成。该电池的电动势可通过测量获得，需要注意的是，直接使用伏特计测量可能会导致电流产生，从而影响测量结果。此时，通常使用标准电池（如韦斯顿标准电池）进行测量，以确保准确得到电池的电动势。该电池的电动势定义为两个电极的平衡电极电势之差，而非单一电极上的电势降。
