
【机】 electrochemical reduction cell
【电】 electrification
chance; encounter; meet; treat
【化】 galvanic cell; primary battery; primary cell; primary element
【医】 primary cells
电化学中的原电池(Galvanic Cell / Voltaic Cell)是指通过自发氧化还原反应将化学能直接转化为电能的装置。其核心特征包括:
电极构成
包含两个半电池:阳极(发生氧化反应,电子流出)和阴极(发生还原反应,电子流入),中间通过盐桥或离子交换膜连接,维持电荷平衡。
例:锌铜电池中,锌为阳极(Zn → Zn²⁺ + 2e⁻),铜为阴极(Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu)。
能量转换
自发反应的吉布斯自由能降低(ΔG < 0)驱动电子定向流动,产生电流。电动势(EMF)由能斯特方程计算:
$$ E = E^circ - frac{RT}{nF} ln Q $$
其中 ( E^circ ) 为标准电动势,( Q ) 为反应商。
中文术语 | 英文术语 | 定义 |
---|---|---|
原电池 | Galvanic Cell / Voltaic Cell | 自发将化学能转为电能的装置 |
阳极 | Anode | 发生氧化反应的电极 |
阴极 | Cathode | 发生还原反应的电极 |
盐桥 | Salt Bridge | 维持电荷平衡的离子通道 |
电动势 | Electromotive Force (EMF) | 电池驱动电流的能力 |
半电池反应 | Half-Cell Reaction | 单个电极的氧化或还原反应 |
Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu
总反应:Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu(( E^circ = 1.10 , text{V} ))
详述原电池热力学与动力学机制(第4章)。
定义电极与电池的规范命名(IUPAC Gold Book: Electrochemical Cells)。
动画演示原电池工作原理(ACS Electrochemistry Module)。
特征 | 原电池 | 电解池 |
---|---|---|
能量转换 | 化学能 → 电能 | 电能 → 化学能 |
反应自发性 | 自发(ΔG < 0) | 非自发(需外加电压) |
电极极性 | 阳极为负,阴极为正 | 阳极为正,阴极为负 |
此解析整合了电化学核心理论,术语定义符合国际标准,并关联实际应用场景以增强实用性。
以下是对“电化学”与“原电池”的详细解释,结合两者关系进行说明:
定义:电化学是研究电能与化学能相互转换的学科,涉及氧化还原反应、电极过程及电解质溶液中的离子行为。
核心内容:
定义:原电池是将化学能直接转化为电能的装置,基于自发的氧化还原反应。
构成条件:
原电池是电化学领域的关键装置,通过自发氧化还原反应实现能量转换。其研究对电池技术发展和工业应用具有重要意义。如需进一步了解电极电势计算或具体电池类型,可参考电化学教材或权威文献。
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