电极电位-基础化学课件
25页1、第八章 电极电位电极电位(于电化学的重要概念。电化学(研究电能和化学能相互转化的一门学科,电化学反应属于氧化还原反应(即有电子得失或转移、氧化值变化的反应。电化学是生命科学的一门基础相关学科,电化学方法和电化学仪器已经成为发现、诊断、估量疾病进程和治疗疾病的重要方法和手段。本章重点引出电极电位,阐述利用电极电位判断氧化还原反应方向和限度的方法,并简要介绍电位分析法及电化学的最新进展。第一节 原电池一、原电池的概念利用氧化还原反应将化学能转变成电能的装置称为原电池(简称电池。把锌片置于 液中,可以观察到 液的蓝色逐渐变浅,而锌片上会沉积出一层棕红色的金属 应的化学反应可表示为: 1 反应中 去电子生成 发生氧化反应;+得到电子生成 生还原反应, 间发生了电子转移。从 可以看出这是一个自发性很强的氧化还原反应。但由于 液直接接触,电子直接由 移给 无法形成电流。反应过程中系统的自由能降低,反应的化学能只是以热能的形式放出,却没有对外作电功。为了得到电能,须将此反应拆成两个半反应+ 2 (还原反应) e - (氧化反应)本章教学要求掌握氧化值的概念、电池组成式、氧化还原反应方向的判断、电极电
2、位的能斯特方程式、氧化还原反应的平衡常数熟悉原电池的结构及正、负电极反应的特点,能正确地将一个氧化还原反应拆成两个半反应并组成原电池了解电极类型、电极电位产生的原因,电动势与自由能的关系、电位法测定溶液 原理、新型化学电池和生物电化学传感器 图 8 池 结 构 示 意 图 图 8 池 结 构 示 意 图 图 8电池结构示意图如图 8示,不让 接接触,使上述两个半反应分别在两个不同的容器中进行。用盐桥(接两溶液,用金属导线将两金属片及检流计串联在一起,连通后可以观察到检流计的指针发生偏转,说明回路中有电流通过,这就是铜锌原电池,又称丹聂尔(池。原电池可以将自发进行的氧化还原反应所产生的化学能转变为电能,同时做电功。原电池中的盐桥一般是由一 U 型玻璃管内充满用琼脂凝胶固定的饱和 液构成。它的作用是通过 K+ 和 两个半电池扩散沟通电流通路,保持电荷平衡,消除液接电位。盐桥亦可用多孔隔膜代替。在铜锌原电池中,一半由 液组成,称为锌半电池,另一半由 液组成,称为铜半电池。习惯上称电池是由两个电极组成的,所以一个半电池也称为一个电极(二、电极反应与电池反应原电池中放出电子的电极为负极(接受电子
3、的电极为正极(。即电子由负极流向正极,而电流由正极流向负极。在上述铜锌原电池中,电子从锌片流向铜片,说明锌电极的电位比铜电极的低,则锌电极为负极,铜电极为正极。在正极和负极发生的反应分别为 正极反应:+ + 2 氧化剂 得到电子,发生还原反应)负极反应: e - (还原剂 去电子,发生氧化反应)正极反应或负极反应又称作半电池反应(由半电池反应相加所得总反应为电池反应(: 以看出电池反应就是氧化还原反应。电池反应属于电化学反应,虽然电化学反应和一般化学反应的初、终状态是相同的,但反应途径是不同的。从理论上讲,任何一个氧化还原反应都可以设计成一个原电池,都可拆分成两个电极反应。不言而喻,任何一个电池反应都是氧化还原反应,都是由两个电极反应组成。为了便于说明氧化还原反应的特征和本质,必须引入氧化值(的概念。1970 年,国际纯粹与应用化学联合会(氧化值定义为:元素的氧化值是该元素一个原子的表观荷电数(,这种荷电数是将成键电子指定给电负性较大的原子而求得的。计算元素氧化值要遵循以下几条规则: 单质中元素的氧化值为零。例如 2、 等单质分子,其成键电子无偏向,因此原子的表观荷电数为零。 在电中性
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