Question

形式电势和标准电势区别

Answer 1

1．标准、形式和平衡电势（Standard, formal and equilibrium potentials）

在大多数情况下，标准氧化还原电势不等于平衡电势。标准电势是在标准条件（STP）下定义的平衡电极电势，所有电活性物质均处于单位活度，气体处于标准压力（理想气体）。

以下定义对于ACS Nano [1]中的社论以及稍后讨论的方面都是至关重要的。为了保持清晰度，我们集中于以下简单的单电子转移过程的示例：

对于该反应，电极电势（E）的能斯特方程为：



其中ai是第i物种的活度，E⦵A/B是A/B氧化还原对的标准氧化还原电位。后一个值与反应的标准吉布斯能直接相关。如果我们在浓度基础上的用活度系数来表示这些电活性溶质的溶液相对活度，那么就可以用这个表达式： ai = γici/c⦵，这里c⦵是标准浓度（1 mol dm−3），可以得到方程（3）。



这里的γi 是活度系数，E⦵f,A/B是A/B氧化还原对的形式（条件）电势。



首先，形式电势不是单独依赖于A/B氧化还原对的固定值，而是特定于一组给定的实验条件。如果电活性物质的活度系数改变，形式电势也相应改变。对于单电子的情况，只有γB/γA = 1，标准电势等于形式电势。其次，上述的反应物和产物都是溶质，如果反应涉及到气体，那么标准电势和形式电势通常明显不同[4]。这是由于大多数非极性气体(如氢气和氧气)在水溶液中的溶解度较低[5]。因此，在一个大气压下，气体通常只存在于毫摩尔浓度的溶液中，相比之下，形式电势是在（可能的假设）单位浓度的基础上定义的[6]。因此，溶液相溶解气体的浓度在这两个定义之间通常有三个数量级的不同。

对于一个简单的单电子转移过程，我们可以将平衡电势定义为[7]：



即使对于这个简单的单电子转移反应，方程(5)对氧化(A)和还原(B)的比例也十分敏感。如果溶液中生成物的浓度比反应物的浓度高一个数量级，则体系的平衡电势会比形式电势减少~59.1 mV。这个问题似乎仍尚有争议，但在实际情况中如果一个电极反应涉及多个步骤，这些定义之间的差异变得更加明显。例如，如果反应中每个电子传递一个质子，则平衡电势随59.1 mV pH-1变化。在接近中性的pH值下进行的电催化实验往往与标准条件相差甚远!

Answer 2

形式电势与标准电极电势都是在一定条件下测量电势。这两者都是为了获得各种电极的电极电势数值，以某种电极的电极电势作标准与其它各待测电极组成电池，通过测定电池的电动势， 而确定各种不同电极的相对电极电势E值。
不同是他们发生的条件不同，测量方法也不一样。
1、发生的条件不同。条件电势是在特定条件下，氧化态与还原态的分析浓度都是1摩尔每升时的实际电势，而标准电极电势指的是当温度为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。
2、反映的结果不同。条件电势反映了离子强度与各种副反应影响的总结果，标准电极电势，可十分简明地判断氧还反应的方向

Answer 3

形式电势不是单独依赖于A/B氧化还原对的固定值，而是特定于一组给定的实验条件。如果电活性物质的活度系数改变，形式电势也相应改变。对于单电子的情况，只有γB/γA = 1，标准电势等于形式电势。其次，上述的反应物和产物都是溶质，如果反应涉及到气体，那么标准电势和形式电势通常明显不同[4]。这是由于大多数非极性气体(如氢气和氧气)在水溶液中的溶解度较低[5]。因此，在一个大气压下，气体通常只存在于毫摩尔浓度的溶液中，相比之下，形式电势是在（可能的假设）单位浓度的基础上定义的[6]。因此，溶液相溶解气体的浓度在这两个定义之间通常有三个数量级的不同。
标准电势是在标准条件（STP）下定义的平衡电极电势，所有电活性物质均处于单位活度，气体处于标准压力（理想气体）。

Answer 4

形势电势和标准电势发生的条件不同，形势电势和标准电势当它们遇到的温度不同，发生的电势也会不同，它们根据不同的条件用在的电势也不相同，形势电势遇到的温度发生的电势就会比标准电势遇到的温度电势要强一点，针对不同的电势，也应用在不同的物理学上，也方便更好的区分，

Answer 5

标准电势：电极反应各物质活度或逸度为1时的电极电势；

形式电势：电极反应各物质浓度为1mol／儿或分压为1atm时的电极电势；

开路电势：电极在外电流等于零时的电势；

平衡电势："特定电极反应氧化态和还原态都存在时，该电极反应净速度为零时的电势；

零电荷电势：电极界面两侧剩余电荷量为零时的电势；

氢标电势：以标准氢电极作为零电势基准的电势