能斯特電位英文解釋翻譯、能斯特電位的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Nernstian potential

分詞翻譯：

能的英語翻譯：

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

斯的英語翻譯：

this
【化】 geepound

特的英語翻譯：

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

電位的英語翻譯：

【醫】 potential

專業解析

能斯特電位（Nernst Potential）是電化學中的一個核心概念，指在特定條件下，電極反應達到平衡時電極與溶液之間的電勢差。它定量描述了氧化還原反應的驅動力，其值取決于溶液中相關離子的活度（濃度）和溫度。以下是詳細解釋：

1.定義與物理意義

能斯特電位（Nernst Potential）是可逆電極的平衡電極電勢。當電極反應（如 ( text{Cu}^{2+} + 2e^- rightleftharpoons text{Cu} )）達到動态平衡時，電荷交換速率相等，此時電極與電解質界面形成的穩定電勢差即為能斯特電位。它反映了離子在兩相間轉移的傾向性，是判斷電池、腐蝕、生物電現象等過程的關鍵參數。

2.數學表達：能斯特方程

能斯特電位通過能斯特方程（Nernst Equation）計算： $$ E = E^0 - frac{RT}{nF} ln Q $$ 其中：

( E )：平衡電極電勢（能斯特電位）
( E^0 )：标準電極電勢（标準狀态下）
( R )：氣體常數（8.314 J/mol·K）
( T )：絕對溫度（K）
( n )：電極反應轉移的電子數
( F )：法拉第常數（96485 C/mol）
( Q )：反應商（還原态活度與氧化态活度之比）

例如，對反應 ( text{Zn}^{2+} + 2e^- rightleftharpoons text{Zn} )，能斯特電位為： $$ E = E^0_{text{Zn}^{2+}/text{Zn}} - frac{RT}{2F} ln frac{1}{[text{Zn}^{2+}]} $$

3.關鍵影響因素

離子濃度：電位隨氧化态離子濃度升高而正移，隨還原态濃度升高而負移。
溫度：溫度升高時，( RT/F ) 項增大，電位對濃度變化的敏感性增強。
電子轉移數（n）：多電子反應的電位受濃度影響更小。

4.應用場景

電池與電解池：預測電池開路電壓，如锂離子電池中锂嵌入/脫出的平衡電勢。
生物電生理：解釋神經細胞膜電位（如K⁺的能斯特電位維持靜息電位）。
腐蝕科學：判斷金屬溶解或鈍化的熱力學傾向。
傳感器設計：離子選擇性電極（如pH玻璃電極）的響應原理基于能斯特方程。

權威參考資料：

Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2001). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley.
Atkins, P., & de Paula, J. (2010). Physical Chemistry (9th ed.). Oxford University Press.
Bockris, J. O’M., & Reddy, A. K. N. (2000). Modern Electrochemistry (Vol. 2A). Plenum Press.
Hille, B. (2001). Ion Channels of Excitable Membranes (3rd ed.). Sinauer Associates.

網絡擴展解釋

能斯特電位（Nernst potential）是電化學中描述離子在兩種體系（如溶液與電極）間因濃度梯度形成的平衡電位的概念，其核心公式為能斯特方程。以下是詳細解釋：

1.定義與背景

能斯特電位由德國化學家瓦爾特·能斯特提出，用于量化離子擴散達到平衡時的電位差。它反映了氧化還原反應中化學能與電勢的轉換關系，是電化學電池和生物膜電位（如神經細胞動作電位）的理論基礎。能斯特因此貢獻獲得1920年諾貝爾化學獎。

2.能斯特方程

方程的标準形式為： $$ E = E^circ - frac{RT}{nF} ln Q $$ 其中：

( E^circ )：标準電極電位（V）；
( R )：氣體常數（8.314 J/(mol·K)）；
( T )：溫度（K）；
( n )：轉移的電子數；
( F )：法拉第常數（96500 C/mol）；
( Q )：反應商（濃度比）。

簡化形式：常溫（298 K）時，方程可簡化為： $$ E = E^circ - frac{0.0591}{n} log Q quad text{(單位：V)} $$ 這一形式便于實驗計算。

3.應用條件

氧化還原對共存：反應中的氧化态和還原态物質需同時存在（如( text{Zn}^{2+}/text{Zn} )或( text{Ag}^+/text{Ag} )）。
平衡狀态：僅適用于離子擴散達到動态平衡時的電位，而非電流流動時的瞬時電位。

4.物理意義

能斯特電位揭示了濃度梯度對電勢的影響。例如，鋅電極浸入( text{Zn}^{2+} )溶液時，溶液中離子濃度越高，電極電位越正。該方程還用于計算電池電動勢，指導電解、腐蝕等領域的研究。

5.示例

若鋅電極（( text{Zn}^{2+} )濃度0.80 M）與銀電極（( text{Ag}^+ )濃度1.30 M）組成電池，可通過能斯特方程分别計算兩電極的電位差，進而得出總電池電壓。

通過以上分析，能斯特電位不僅是電化學的核心理論，還在生物、材料科學中具有廣泛應用。