
【机】 concentration potential
chroma; consistence; consistency; deepness; strength
【化】 concentration
【医】 concentration; M-concentration M; strength
【医】 potential
浓度电位(Concentration Potential)是电化学中的核心概念,指因电解质溶液中离子浓度差异而产生的电势差。其英文对应术语包括 Concentration Potential、Concentration Cell Potential 或 Diffusion Potential。以下从定义、原理、公式及应用四个维度进行专业解释:
当同一电解质的两种不同浓度溶液接触时,离子会从高浓度区域向低浓度区域扩散。由于阴、阳离子迁移速率不同(如H⁺和Cl⁻在溶液中的迁移率差异),导致界面两侧积累相反的电荷,形成稳定的电势差,该电势差即为浓度电位。其本质是浓差电池(Concentration Cell)的工作原理基础。
高浓度溶液中的离子自发扩散至低浓度区,但阴、阳离子迁移速度不同(例如K⁺比Cl⁻迁移更快),导致低浓度侧积累正电荷,高浓度侧积累负电荷 。
电荷分离形成的电场会反向驱动离子迁移,最终与扩散作用达到平衡,此时电势差稳定为浓度电位值 。
浓度电位可通过能斯特方程(Nernst Equation)定量计算。对于一价离子(如Na⁺),其浓度电位 ( E ) 表示为: $$ E = -frac{RT}{F} ln frac{a_1}{a_2} $$ 其中:
细胞膜两侧的K⁺/Na⁺浓度差是神经信号传导中动作电位产生的基础 。
离子选择性电极(如pH电极)利用浓度电位测量溶液中特定离子活度 。
浓差电池(如锌-铜电池)通过浓度梯度直接输出电能 。
权威参考来源:
“浓度电位”是电化学中的概念,通常指由于溶液中离子浓度差异引起的电势差。以下是详细解释:
电位(电势)是描述电场中某点电势能的物理量,定义为单位正电荷从该点移动到无穷远处时电场力所做的功。其大小与参考点的选择有关,常用单位是伏特(V)。
浓度差指两种溶液或同一溶液不同区域的溶质浓度差异。例如,两种不同浓度的电解质溶液接触时,离子会从高浓度区域向低浓度区域扩散。
当离子因浓度差扩散时,正负离子迁移速率不同会导致电荷分离,从而产生电位差。这种现象常见于:
数学上可通过能斯特方程描述浓度电位: $$ E = E^circ - frac{RT}{nF} ln Q $$ 其中,( Q )为反应商,与离子浓度比相关。
浓度电位本质是离子浓度差异导致的电势差,是电化学和生物电现象的重要基础。如需进一步了解公式推导或具体案例,可参考电化学教材或相关研究文献。
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