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可逆电动势 可逆电动势必须满足的两个条件 1. 电池中的化学反应可向 正反两方向进行 2. 电池在十分接近平衡 状态下工作 Reversible Electromotive Force (emf)
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能斯特 (Nernst) 方程 (1889 年 ) P 为产物 R 为反应物
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可逆电池电动势与热力学函数的关系
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恒温恒压下,电池的三种放电途径 可逆放电 E 外电源 不可逆放电 短路放电 E E
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可逆放电 ( 对环境 )
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化学反应 两个 ( 多个 ) 半电池组成 ( 无数 ) (?)
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实验 数据总结 理论、规律 新实验
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11-13 电极电势 电池电动势 ( 为各类界面电势差之和 ) E
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p.351
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顺序由右至左,电势由高至低 相界面的特征: 电荷的空间分离 界面的电势差 E
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一. 金属接界 ( 接触 ) 电势 取决于金属的电子溢 ( 逸 ) 出功 ( 功函 ) e Cu Zn Solid / solid interfaces
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接触电势的形成接触电势的形成 p.352
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二. 液体接界电势 ( 扩散电势 ) 离子扩散速度不同所引起的 HCl H+H+ Cl + a 2 <a 1 AgNO 3 HNO 3 Ag + H+H+ a 2 =a 1 Liquid / liquid junction potential
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丹尼尔电池丹尼尔电池 (1836 年 )
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两种组成相同的 I-I 价型电解质 的不同浓度的液界电势:
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p.339
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盐桥的作用( Salt Bridge) 饱和 KCl 溶液 (2) 溶液 (1) Cl - K+K+ K+K+ E l (1) E l (2) 盐 桥盐 桥 液接电势降至 1 mV
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C
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C ’ 1 和 C ’ 2 为从盐桥扩散至 溶液 1,2 的 KCl 的浓度 由 30 mV1 mV
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三. 电极电势 ( 电极电位 ) Electrode Potential ( 固 / 液界面 ) Solid/Liquid Interfaces a. 从半电池考虑 ( 可逆电池 )
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负极反应 : 正极反应 :
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a. 从半电池考虑 ( 可逆电池 ) b. 从电化学势考虑
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电化学势 Electrochemical Potential G i = i - i + z i e 0 ( - ) 平衡时: I + z i e 0 = I + z i e 0 两相间建立平衡电势 平衡时: I + z i e 0 = I + z i e 0 两相间建立平衡电势 恒温恒压下荷电粒子 i 从 相转移到 相
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平衡时电化学势
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纯物质为标准态
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单电极的 Nernst 方程 电极电势表达式 标准电极电势
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四. 固 / 液界面双电层模型 Double Layer of Solid/Liquid Interfaces Helmholtz 模型 (1879 年 ) Gouy-Chapman 模型 (1913 年 ) D-H 理论 (1923 年 ) Stern 模型 (1924 年 ) (紧密层) ( 扩散层 ) (紧密层和扩散层)
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1 10 -10 nm 紧密层 ( 静电作用)
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10 -9 -10 -6 nm 分散层(扩散层)(热运动)
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-10 -6 nm 10 -10 nm Stern Model ( 静电作用, 热运动 )
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扩散双电层电势分布图 p.366
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(a) (b)(c) 1 10 -10 m 10 -9 -10 -6 m 紧密层 分散层
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四. 固 / 液界面双电层模型 Grahame 理论 (1947 年 ) I H P (内紧密层,内 Helmholtz 层 ) ( Inner Helmholtz Plane ) O H P (外紧密层) ( Outer Helmholtz Plane ) 特性吸附 ( 去水化层,附加能量)
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四. 固 / 液界面双电层模型 考虑吸附溶剂分子的影响 Bockris-Devanathan-Muller (BDM) 理论 (1963 年 )
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nm~ m bulk liquid solid liquid 2-20 Å e e e bulk solid Metal atom Hydrate cation Hydrate anion p.365
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