
【醫】 demarcation potential
dividing line
【醫】 demarcation
【醫】 potential
分界電位(Boundary Potential)是電化學領域的重要概念,指兩種不同電解質溶液接觸時,因離子遷移速率差異形成的穩定電位差。其英文對應術語為"Liquid Junction Potential"或"Diffusion Potential",在生物膜電勢研究中亦稱為"Donnan Potential"。
形成機制
離子擴散過程中,遷移速率較快的離子(如K⁺)會先于慢速離子(如Cl⁻)到達界面區域,導緻電荷分離。該過程符合能斯特-普朗克方程(Nernst-Planck equation): $$ J_i = -D_i left( abla c_i + frac{z_i F}{RT} c_i abla phi right) $$ 其中$J_i$為離子通量,$D_i$為擴散系數,$z_i$為電荷數。
測量方法
常用鹽橋(如KCl-瓊脂)進行電勢測量,依據Henderson公式計算理論值: $$ Ej = frac{RT}{F} cdot frac{(u+-u-)}{(u++u_-)} ln frac{a2}{a1} $$ 式中$u+$、$u-$為離子遷移率,$a$為活度。
影響因素
• 電解質濃度梯度(濃度差越大,電位值越高)
• 離子遷移率差異(K⁺與NO₃⁻組合比Na⁺與Cl⁻組合更易形成顯著電位)
• 溫度(每升高10°C,電位值約增加4%)
應用領域
在pH電極、離子選擇性電極、生物細胞膜電勢測量中具有關鍵作用。臨床醫學中,血鉀濃度檢測儀便基于該原理設計。
權威參考文獻:
分界電位是土壤化學與電化學中的專業術語,指粘土礦物因晶格内部離子置換而産生的電荷分界特性,具體解釋如下:
分界電位源于粘土礦物晶格中的離子置換現象。當礦物晶格中高價陽離子(如矽氧四面體中的四價矽)被低價陽離子(如三價鋁)置換時,或鋁氧八面體中的三價鋁被二價鎂、鐵等置換時,會産生永久性負電荷過剩。這種電荷分界點即為分界電位()。
分界電位中的“電位”指電荷分布産生的電勢差。根據電位的定義,它反映單位正電荷在靜電場中的電勢能,通常以無窮遠處為零點()。在粘土顆粒中,正負電荷的分布差異會形成局部電位差,進而影響土壤的吸附、離子交換等性質()。
分界電位是研究土壤膠體電化學行為的重要參數,與土壤肥力、污染物遷移等密切相關。例如,永久負電荷的多少直接影響土壤對陽離子(如鉀、铵)的吸附能力。
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