
【機】 electrochemical reduction cell
【電】 electrification
chance; encounter; meet; treat
【化】 galvanic cell; primary battery; primary cell; primary element
【醫】 primary cells
電化學中的原電池(Galvanic Cell / Voltaic Cell)是指通過自發氧化還原反應将化學能直接轉化為電能的裝置。其核心特征包括:
電極構成
包含兩個半電池:陽極(發生氧化反應,電子流出)和陰極(發生還原反應,電子流入),中間通過鹽橋或離子交換膜連接,維持電荷平衡。
例:鋅銅電池中,鋅為陽極(Zn → Zn²⁺ + 2e⁻),銅為陰極(Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu)。
能量轉換
自發反應的吉布斯自由能降低(ΔG < 0)驅動電子定向流動,産生電流。電動勢(EMF)由能斯特方程計算:
$$ E = E^circ - frac{RT}{nF} ln Q $$
其中 ( E^circ ) 為标準電動勢,( Q ) 為反應商。
中文術語 | 英文術語 | 定義 |
---|---|---|
原電池 | Galvanic Cell / Voltaic Cell | 自發将化學能轉為電能的裝置 |
陽極 | Anode | 發生氧化反應的電極 |
陰極 | Cathode | 發生還原反應的電極 |
鹽橋 | Salt Bridge | 維持電荷平衡的離子通道 |
電動勢 | Electromotive Force (EMF) | 電池驅動電流的能力 |
半電池反應 | Half-Cell Reaction | 單個電極的氧化或還原反應 |
Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu
總反應:Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu(( E^circ = 1.10 , text{V} ))
詳述原電池熱力學與動力學機制(第4章)。
定義電極與電池的規範命名(IUPAC Gold Book: Electrochemical Cells)。
動畫演示原電池工作原理(ACS Electrochemistry Module)。
特征 | 原電池 | 電解池 |
---|---|---|
能量轉換 | 化學能 → 電能 | 電能 → 化學能 |
反應自發性 | 自發(ΔG < 0) | 非自發(需外加電壓) |
電極極性 | 陽極為負,陰極為正 | 陽極為正,陰極為負 |
此解析整合了電化學核心理論,術語定義符合國際标準,并關聯實際應用場景以增強實用性。
以下是對“電化學”與“原電池”的詳細解釋,結合兩者關系進行說明:
定義:電化學是研究電能與化學能相互轉換的學科,涉及氧化還原反應、電極過程及電解質溶液中的離子行為。
核心内容:
定義:原電池是将化學能直接轉化為電能的裝置,基于自發的氧化還原反應。
構成條件:
原電池是電化學領域的關鍵裝置,通過自發氧化還原反應實現能量轉換。其研究對電池技術發展和工業應用具有重要意義。如需進一步了解電極電勢計算或具體電池類型,可參考電化學教材或權威文獻。
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