cell 电池
- 有两个电极与电解质接触的系统。电极为金属板或碳板或碳棒状, 有时也为液态金属(如水银)。**电解电池(elec-trolyticcell)**中,来自外电源的电流流经电解质产生化学变化(参见 electrolysis)。**伏打电池(voltaiccell)**中,电极和电解质之间的自然反应产生两极之间的电位差。
伏打电池可视为是由 2 个**半电池(halfcells)**所组成,每个半电池有一与电解质接触的电极。例如,浸入硫化锌溶液的锌棒为 Zn|Zn2+半电池。在这种系统中,锌原子溶成锌离子,在一电极上留下负电荷:
Zn(s)→Zn2+(aq)+2e
在形成的电荷足够阻止进一步电离之前,锌不断溶解。于是锌棒和锌溶液之间有了电位差。这种电位差不能直接测量,因为测量要与电解质接触,因而引入了另一个半电池**(参见 electrode potential)**,这是用一铜棒浸入硫化铜溶液组成的半电池。此时的自然反应是溶液中的铜离子从电极取来电子,并沉积于电极而成为铜原子,这种情况下,铜需要一正电荷。为了液体汇合,这两个半电池可用多孔槽或盐桥连接起来[如在丹聂耳电池(Daniell cell)中那样]。这样得到的电池当电极与外电路连接时, 就可提供电流。该电池写成:
Zn(s)|Zn2+(aq)|Cu2+(aq)|CuE=1.10V
式中,E 为电池的电动势,等于电流为零时右边电极的电位减去左边电极的电位。注意这里的“右”和“左”指的是如上所写的电池。也有如下写法:
Cu(s)|Cu2+(aq)|Zn2+(aq)|Zn(s)E=-1.10V 电 池 的 总 反 应 如 下 : Zn(s)+Cu2+(aq)→Cu(s)+Zn2+(aq)
这是电池反应产生正电动势的方向。
上述电池是化学电池的一简单例子,即:其中的电动势是由化学差异产生的。有一种浓差电池,其中的电动势是由浓度差产生的,这可以是两半电池中电解质的浓度差,也可能是电极的浓度差(例如,汞齐中金属浓度差,或者两气体电极中气体压力差)。电池也可分类:无迁移电池(有单一电解质)和迁移电池(有一液体汇合处,离子越过汇合处迁移)。还有各种用作电流源、标准电位以及在研究电化反应中用作实验组合的伏打电地。
- 参见 photoelectric cell。3.参见 solarcell。
4.参见 Kerreffect(关于克尔电池)