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我想問鹽橋連接一個化學電池時,系統中的離子是怎樣移動以達至電荷平衡?
在電池的兩個電極上,進行氧化/還原反應,因而會令陰離子/陽離子數目的增加或減少。鹽橋通常含有濃的電解質,含有高濃的陽離子和陰離子,可藉著鹽橋中的陰離子/陽離子移向陽極/陰極,因而令電極上的電荷維持平衡,不會因電荷不平衡而令氧化還原停止。
電池的陽極,進行的氧化反應有兩個可能:(1)造成陽極的金屬(以 M 表示)因氧化而溶解,或(2)陰離子(以 Aa- 表示)在陽極上放電。
M → Mn+ + ne-
Aa- → A + ae-
以上的反應,會令陽極附近的陽離子濃度增加或陰離子濃度減少,因而令陽離子所帶的正電荷總數較陰離子所帶的負電荷總數多,進而令氧化反應不能進行。這情況下,鹽橋中陰離子移向陽極,令陽極附近的正電荷與負電荷數目維持相等,因而令氧化反應可以繼續進行。
電池的陰極上,進行的還原反應是:陽離子(以 Xx 表示)放電。
Xx + xe- → X
以上的反應,會令陰極附近的陽離子濃度減少,因而含陰離子所帶的負電荷較陽離子帶的正電荷總數多,進而令還原反應不能進行。這情況下,鹽橋中陽離子移向陰極,令陰極附近的正電荷與負電荷數目維持相等,因而令還原反應可以繼續進行。
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在丹聶爾電池中,多孔瓷筒的表面的孔容許離子在兩邊自由通過,其實有or無孔,離子都可以自由游動,這樣不是有無多孔瓷筒都一樣嗎?
丹聶爾電池進行的電極反應是:
陽極反應:Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
陰極反應:Cu2+(aq) + 2e-→ Cu(s)
在陽極上生成了陽離子,令陽極上的正電荷總數較負電荷總數多。在陰極上耗用了陰離子,令陰極上的負電荷總數較正電荷總數多。若使用有孔瓷筒,陽極溶液中的陽離子可通過這些孔移去陰極附近,而陰極溶液中的陰離子亦可通過這些孔移去陽極附近,令兩個電極的溶液均逹致平衡,因而氧化還原反應可以繼續進行。
但若所用的無多孔瓷筒,陽極和陰極附近的溶液中的離子完全互相隔絕,陽極溶液中過多的陽離子不可以移向陰極,令陽極溶液累積了正電荷;而陰極溶液中過多的陰離子亦不可以移向陽極,令陰極溶液累積了負電荷。由於電荷的不平衡,氧化還原反應不可以進行。
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