
【化】 first-class electrode
first; firstly; primary
【醫】 arch-; arche-; eka-; prot-; proto-
【經】 no 1
be similar to; genus; kind; species
【醫】 group; para-; race
electrode; pole
【化】 electrode; pole
【醫】 electrode; rheophore
第一類電極(Class I Electrode)是電化學體系中的基礎電極類型,其核心特征是由單一金屬與其對應的可溶性離子溶液直接接觸構成。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,此類電極遵循Nernst方程描述的氧化還原平衡,電極電勢由金屬與溶液界面的離子濃度決定。
典型的第一類電極系統如銅電極(Cu | Cu²⁺),其電極反應可表示為: $$ text{Cu}^{2+} + 2e^- rightleftharpoons text{Cu}(s) $$ 該公式來源于《電化學基礎》(Bard & Faulkner, 2001)對金屬溶解/沉積過程的動力學描述。
在應用層面,此類電極廣泛用于标準電池構造,如Weston标準電池中的镉電極系統。美國國家标準與技術研究院(NIST)的電極數據庫顯示,第一類電極因結構簡單、電勢穩定等特性,仍是實驗室電位測量的基準體系。
電極選擇需注意金屬活性序位置,根據《物理化學》(Atkins, 第11版)的金屬腐蝕理論,隻有高于氫電極電勢的金屬(如Ag、Cu)才能在水溶液中形成穩定的一類電極系統。
第一類電極是電化學體系中的基礎電極類型,其定義和特點可總結如下:
第一類電極指由金屬單質與其對應金屬離子的溶液直接接觸構成的電極體系,僅包含一個相界面(金屬/溶液界面)。這類電極的符號通常表示為M | Mⁿ⁺,例如銅電極寫作Cu | Cu²⁺()。
金屬與溶液中離子發生可逆氧化還原反應: $$text{M}^{n+} + n e^- rightleftharpoons text{M}$$ 其電極電位遵循能斯特方程: $$E = E^circ + frac{0.059}{n} lg a{text{M}^{n+}}$$ 其中,$a{text{M}^{n+}}$為金屬離子的活度()。
第一類電極與第二類電極(如Ag/AgCl電極)的區别在于後者引入了難溶鹽層,形成兩個相界面(金屬/難溶鹽、難溶鹽/溶液),從而穩定電極電位()。
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