能斯特方程英文解释翻译、能斯特方程的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 Nernst equation

分词翻译：

能的英语翻译：

ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【医】 energy

斯的英语翻译：

this
【化】 geepound

特的英语翻译：

especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex

方程的英语翻译：

equation

专业解析

能斯特方程（Nernst Equation）是电化学领域的核心公式之一，用于计算可逆电化学反应中电极电势与反应物浓度（或活度）之间的关系。该方程由德国物理化学家瓦尔特·能斯特（Walther Nernst）于1889年提出，其数学表达式为：

$$ E = E^ominus - frac{RT}{nF} ln Q $$

其中：

$E$ 表示实际电极电势；
$E^ominus$ 为标准电极电势；
$R$ 为理想气体常数（8.314 J/(mol·K)）；
$T$ 为绝对温度（单位：K）；
$n$ 为反应中转移的电子数；
$F$ 为法拉第常数（96485 C/mol）；
$Q$ 为反应商。

在25℃（298.15 K）时，方程可简化为： $$ E = E^ominus - frac{0.05916}{n} log_{10} Q $$

核心应用领域包括：

电池设计：预测不同浓度下原电池的电动势；
生物膜电位：解释神经细胞膜两侧离子浓度梯度产生的电势差；
金属腐蚀：分析金属在不同电解质环境中的氧化倾向。

中英术语对照：

能斯特方程 → Nernst Equation
电极电势 → Electrode Potential
活度 → Activity
标准还原电位 → Standard Reduction Potential

该方程的理论基础源自热力学第二定律，能斯特因此贡献获得1920年诺贝尔化学奖。其现代形式经过国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）多次修订，成为电化学研究的标准化工具。

网络扩展解释

能斯特方程（Nernst Equation）是电化学领域的核心公式，用于计算可逆电极在非标准条件下的电势值。其本质是通过浓度、温度等变量修正标准电极电势，反映实际反应条件下的电位变化。

方程形式

标准能斯特方程为： $$ E = E^circ - frac{RT}{nF} ln Q $$ 其中：

$E$：实际电极电势（单位：伏特，V）
$E^circ$：标准电极电势（标准状态下测定的电势）
$R$：气体常数（8.314 J/(mol·K)）
$T$：绝对温度（单位：开尔文，K）
$n$：反应中转移的电子数
$F$：法拉第常数（96485 C/mol）
$Q$：反应商（反应物和生成物的浓度比）

在25°C（298 K）时，方程可简化为： $$ E = E^circ - frac{0.05916}{n} log Q $$

物理意义

浓度对电势的影响
反应物浓度升高或生成物浓度降低时，$Q$ 减小，实际电势 $E$ 增大，驱动反应正向进行（如电池放电能力增强）。
平衡状态下的电势
当反应达到平衡时，$Q = K$（平衡常数），此时 $E = 0$，方程可推导出平衡常数与标准电势的关系：
$$ln K = frac{nFE^circ}{RT}$$

应用场景

电池电压计算
如锌铜原电池中，根据离子浓度变化计算实际电压。
pH测量
玻璃电极利用能斯特方程将氢离子浓度（pH）转化为电势信号。
生物膜电位分析
细胞膜两侧离子浓度差产生的膜电位（如神经信号传导）可通过该方程近似描述。

注意事项

活度替代浓度：严格来说，方程中使用的是物质的活度（有效浓度），尤其在浓溶液中需校正离子间的相互作用。
温度依赖性：温度显著影响电势，高温实验中需重新计算温度项。
氧化还原方向判断：若 $E > 0$，反应自发进行；若 $E < 0$，需外界提供能量驱动。

示例计算（氢电极）

假设氢电极反应：
$2H^+ + 2e^- rightarrow H2(g)$
若 $[H^+] = 0.1 text{mol/L}$，$P{H2} = 1 text{atm}$，则：
$$begin{aligned} Q &= frac{P{H_2}}{[H^+]} = frac{1}{(0.1)} = 100 E &= 0 - frac{0.05916}{2} log 100 = -0.05916 text{V} end{aligned}$$

此结果说明，当氢离子浓度降低时，电极电势减小，还原能力减弱。