
【化】 diffusion potential
擴散電位(Diffusion Potential)是電化學和物理化學中的核心概念,指兩種不同濃度或組成的電解質溶液接觸時,因離子遷移速率差異形成的電勢差。該現象由離子擴散過程中正負電荷分離導緻,在生物膜傳輸、傳感器設計和工業電化學系統中具有關鍵作用。
從離子遷移機制分析,擴散電位的形成遵循以下規律:
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将擴散電位歸類為液體接界電位(Liquid Junction Potential),并強調其在pH電極測量中的補償必要性。在生物醫學領域,細胞膜兩側的擴散電位是神經信號傳導的基礎,與Goldman-Hodgkin-Katz方程描述的膜電位直接相關。
該術語在《電化學方法:原理與應用》(Bard & Faulkner著)中被系統闡述,美國化學會出版的《物理化學術語彙編》也将其列為電解質溶液理論的核心參數。實際應用中,工程師通過鹽橋設計或計算修正來消除其對測量的幹擾。
擴散電位(又稱液接電勢或擴散電勢)是電化學中的重要概念,具體指兩種不同組成或濃度的電解質溶液接觸時,在界面處因離子遷移速度差異而形成的電位差。其核心機制和特點如下:
形成原因
當兩種溶液的電解質種類或濃度不同時,離子會通過界面相互擴散。由于不同離子的遷移率(擴散速度)存在差異,導緻界面兩側電荷分布不均,形成雙電層結構。例如,濃度相同的NaCl溶液與HCl溶液接觸時,H⁺的遷移速度比Na⁺快,使NaCl側積累正電荷,HCl側積累負電荷,從而産生電位差。
關鍵影響因素
應用領域
該現象在電化學電池、生物膜電勢(如神經細胞膜内外離子交換)和工業電滲析過程中均有體現。為減少實驗誤差,科學測量中常通過鹽橋等手段消除液接電勢。
需注意,擴散電位是瞬時且動态平衡的結果,其數值可通過Henderson公式定量計算。若需更詳細的理論推導或實驗案例,可參考電化學專業文獻或教材。
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