Question

以Zn,Cu为例,阐述电极电势的产生

Answer 1

首先呢,当锌片和铜片分别浸入它们自己的硫酸盐溶液后,就会在金属和溶液界面间形成电双层。这是因为锌的活动性比铜强,更容易失去电子变成锌离子进入溶液,而把多余的电子留在锌电极上,使锌电极带负电;铜则相反,倾向于从溶液中得到电子,使铜电极带正电。就是这个正负电荷的分离,产生了"电极电势"。

具体来说,锌电极半反应为:
Zn - 2e- Zn2+
电极电势为-0.76V

铜电极半反应为:
Cu2+ + 2e- Cu
电极电势为+0.34V

由能斯特方程还可知,电极电势的大小还取决于离子浓度。浓度每改变10倍,电势就变动59mV。

当把两个半电池用盐桥连接,让电子得以移动时,锌电极就成了负极,铜电极成了正极,它们的电势之差,就构成了原电池的电动势,驱动电子从锌流向铜。这个过程会一直持续,直到两极达到动态平衡。

所以电极电势的形成,本质上就是源于金属电极与溶液间的电荷分离。不同电极材料有不同的倾向性,洛伦兹就把它们排成了一个"电极电势序列",本质反映了它们得失电子的相对能力。