那么然后这个电池电动势，标准电池电动势，standard conditions。

那么写E0显然是标准电动势。

所谓标准电池电动势就是指在标态下电池中两个电极之间的电势差，

单位为伏特，单位为V。那么然后标准电极电动势，又称为标准还原

电动势，都可以，有时候国外会喜欢写red， red这个是还原电势的缩写，

不要以为是红，红电极，红电池之类的，这跟red没关系，这是reduce。

那么一个电池通常是由两个半电池组成，每个半电池都是一个氧化/还原对，还原电对。

然后例如这个，上面这个Zn呢，Zn呢就是这个Zn离子和Zn极之间，

然后注意到这边是标态，这边是标态，因此这是Zn电极的标准的半电池，或者半反应。

然后那么一电池电动势中呢也有个起点，通常以标准氢电极为起点。一般设

标准氢电极的电动势为零，其他的电极就都可以依次定义出来了，

也设个起点。但实际上有个问题，这有个什么问题呢？实际上电池

电动势或者说是电化学通常属于热力学的一个范畴，它是热力学的一个分支。

热力学的第，起点在上一章我们全定好了，

是吧？无论是标准生成焓，标准摩尔生成焓，标准熵，标准吉布斯自由能都定好了，

它本来就有起点了，那干嘛这一块还要再设个起点呢？按道理不需要再设起点了，它既然是热力学的一个分支，热力学的所有函数都是有起点的，

按道理不需要。但是问题在哪里呢？问题是当然，本来是不需要的，

但是当时缺少一，一，一类数据，因为这类电极反应或者电池反应都，都是溶液反应，

溶液反应中它缺少一个关键的离子熵，

离子水化熵，这个熵的数据当时测不着，测不了，

没有这个数据库，那么因此呢那么溶液里的离子反应就全都没法弄了，

它的数据都没有。完了那么化学家有办法，既然没这个东西咱们就从溶液开始，

以某一个东西作为起点，其他都以它的相对值开始算，

这样都以自由能来，来定义，在水中就回避了熵的问题，

但是现在我们实际上已经可以测这个熵了，实际上不是现在，50年前我们就能测这熵了，就能测这熵，而且北大化院

这方面还很强的，还很强的，当年测，最早测水化熵的，全球测水化熵的几个人

包括北大化院的几位，

几位老师，几位老师，因为北大化院的热力学方向是很有，很有优势的，

因为北大当年从国外回来这几个人都是热力学方向比较多，那个年代热力学是前沿，现在热力学是属于经典，属于经典，不属于前沿的。

那么包括我们《普通化学》这本书的，这本教材的最早的作者，现在可能第一作者应该说华先生吧，华同纹先生，

华同纹先生这本书呢是来自于他的导师的授课

笔记，上课笔记，那么那位导师是谁呢？傅英先生，

傅英，也许你听说过没有？傅英先生应该中国普化普化这课的元老，大概鼻祖吧？应该叫鼻祖，

那么全国普化这课程之所以在国内地位这么高，跟傅英关系，傅英的关系非常大，

因为傅英一讲话头头是道，把所有人全都给它干掉，那么，那么傅英在这方面留下了很多名言，

凡是今天我们见到的大概八九十岁的老先生一提傅英那崇拜得五体投地，

但是我没有机会见过他，没有机会见过他，尽管我上这门课，普化课实质上

第一个人就是傅英，然后是华先生，然后中间过了N个人才到我这儿，完了也是，都是一脉相- 承过来的。

但是在我之前，所有老师都是严格遵循傅英先生的热力学方向来讲，只有我是例外，只有我是例外，

因为现代化学的前沿已经离开热力学了，已经走，走向其他领域了。

你要老抱着热力学就会发现那是化学中最最小，很小的一部分，只是很小的一部分，但当年热力学很强，

当年热力学几乎可以解决化学中的所有问题。那么你也注意到什么呢？各个学校的教材是不-

一样的，北大教材无论是普化，还是无机化学，都有共同特点，

喜欢用热力学解决问题，你如果研究过这个教材比较的话，你会发现

北大的教材无论是普通无机化学，严先生那本，还是华先生这本，都喜欢用热力学解决问题。

那么，那么，但其他学校还不都，不都这样，不都这样，这跟北大的热力学根源有关联，- 有关联。

然后那么话说回来，标准氢电极真正值是多少，

当然我们知道标准氢电极是定义为零，我看看这定义，先说一下定义，

这儿，这儿呢，定义，先，先是把这定义下来。标准氢电极，注意Standard Hydrogen Electrode，缩写就是SHE，

S-H-E，SHE。完了那么标准氢电极怎么定义呢？它是个电极，

那么一个电池是由两个电极组成的，那么只要其中一个是标准氢电极，

那另外一个是任何也没有关系，反正二者只差就是电池电动势，就是电池电动势。

完了那么你只要定出一个是零，另外一个你一测就知道了，是吧？因为你测电池嘛，

电池电动势就是差值嘛。那么标准氢电极怎么定的呢？是以

氢离子在电极上还原成为，得电子还原成为氢气，

这个作为电极。那么设什么呢？此时溶液中氢离子浓度为1摩尔每升，

上面那个氢气的分压是一个标准大气压，100千帕，或者是1bar。

完了那么电极也规定好了，用铂黑电极作为电极，

这个东西才叫标准氢电极。问个问题，什么叫铂黑电极？

platinum，platinum， platinum，那么black platinum，

不知道？铂黑电极，是，是，铂黑电极是什么东西呢？是铂电极，是铂电极，比较黑的铂电极，

就比较黑，为什么比较黑呢？

为什么比较黑呢？我们知道那个如果你钓鱼，那鱼钩

有那种叫什么？烤蓝的鱼钩，听说过没有？如果你钓过鱼，你知道有烤蓝鱼钩，为什么烤蓝呢？烤蓝的不生锈，

对，有颗粒在上面。

完了那么，那么铂黑电极实际上铂是惰性物质，这就不用，不用担心，它不会反应，

那么它做铂黑呢实际上是把铂的颗粒镀在这个上面，

而不是镀出，镀銧，銧呢是银的嘛，铂是银色的，完了你要镀成颗粒，颗粒的，金属，很多金属颗粒都是黑的，包括金也是黑的，

金也是黑的。但你要做成金溶胶它可以做成五颜六色，彩虹一样的金溶胶，不一定都是金色的，有红的、有黄的、有绿的，都可以做到。

那所以我记得化学据说有一帮，有一帮闲人

就把金给弄成五颜六色的，然后一拍照片给大家看，发篇文章，完了那个

怎么说你也不能说它完全没用，有时候用途不是说这代人能够想出来的，也许下代人突然发现- 有用了。

所以说他，他目前只是觉得好玩而已，你，你们家黄金都是金色的，我们家黄金是五颜六色的-

，有蓝色的，你怎么着？这个，这个，什么样的都有。完了想黑的也没问题，铂黑实际上是粗糙表面，

为什么粗糙表面呢？因为你要在上面要产生气体，要有汽化中心嘛，越粗糙的表面越容易气体汽化出来。

所以他的所谓的叫，叫活化能就会小，气体产生的活化能就比较小，

比较容易产生，是吧？比较容易产生。这就是标准氢电极的要求。

那么当然我们，这是标准氢电极，这儿写着呢，铂黑电极是表面镀铂的电极，优点是表面积比较大，有利于氢气出来。

然后这个，这儿呢，这标准氢电极你看在这呢，那么下面溶液是

1 摩尔每升标准，标准溶液，然后那么上面的气体的分压呢是控制在100千帕，一个，1巴，

当然这里写一个大气压，因为本书一般把它混淆了，大气压和巴之间的差别，基本他不提这个差别。

那么这是有利于氢气逸出，然后当然我们知道这个首先第一个标准氢电极绝对不是零，

它定义为零，但绝对不是零。实际上在

现在已经确定了，大概几年前已经反复测定了，标准氢电极的电极电动势是4.2V，

4.2V如果加上你后，书后面那电极电动势表，你会发现几乎没负的，

4.2一加那负的全变正了，全变正了，那表，你发现电极电动势表经常是

上半截是正的，下半截是负的，是吧？按电极电动势来排序的有一种，

还有一种是按元素来排序的也有，那么，那么4.2反正是，如果你要只是研究

电池反应，你加不加这4.2没啥区别，因为你只关心差嘛。是吧，电池电动势就是个差嘛，所以说跟起点是什么

并没有关系。但什么时候会有关系呢？如果你不是一个纯电池反应，你希望把电池反应转化成一个热力学函数出来，

再用在其它热力学场合，你就出问题了。你就发现不对，那中间就差个4.2V，就差个4.2V。

它不一定是0。所以说要用的时候，一旦出错，别怪0不对，你应该知道它不对，然后不是一回事。

完了这是，这是一个问题。然后再往下，啊，当然你知道这标准氢电极

不太可能实际实验室用，你看着这东西太麻烦了，那么一个是要确保溶液中不管怎么反应都应该是1摩尔每升，

然后这边的分压呢还不能改变，这样才能确保电极电动势是0。

那么，啊，这个实验条件太困难了，即使能做到也肯定是暂时的，不会是能恒定住。

那么因此真正的标准电极一般不用标准氢电极。

我们最常用的是标准甘汞电极，甘汞电极。什么叫甘汞？中学学过没有，哎，对，对。

或者叫氯化亚汞，是吧，氯化亚汞，二氯二汞，二氯二汞，氯化亚汞。

氯化亚汞因为是个难溶盐，所以说它可以控制住这个浓度，可以控制住这个浓度。

那么电极反应式，氢电极电极反应式，很简单，就氢被还原，

啊，生成氢气。两边的浓度和压强都设好了。因此，这个电极就是个标准氢电极，

它的电极电势被视为0.00，0.00。

那么这是标准氢电极。然后那么，一般规定25度下，这个电极电动势是0.00。

那么，啊，当然这也表明在不同温度下，这个可能会变化。

因为平衡会发生变化，是吧。

然后再往下是，啊，电池电动势跟ΔG之间的关系。

我们终于要跟热学连接到一块儿了。那么这个连接是由法拉第来完成。

那法拉第有若干定律，至少三个定律吧。

那么法拉第第一定律就解决了这个问题，啊，法拉第定律。

那么1833年，英国化学家，其实无所谓了，科学家也行，当然他是化学会，化学会主席，当过化学会主席。

那么，啊，如果物理学家认为是物理学家，我们也没有异议，也可以。因为物理系的，我知道法拉第被称为电学的，啊，

电学之父，物理学叫电学嘛，化学叫电化学。

啊，在化学中被称为电化学奠基人，而不是戴维，

而不是戴维。为什么戴维竟然不是电化学奠基人，他也是化学家，也，也是搞电化学的，为什- 么不是奠基人呢？

啊，没公式，没任何公式。那么没定律，没，

就奠东西了，奠了，最后什么都奠过，他的一生就是奠各种东西这个作为里程碑的，

那么没有奠出任何一个定律出来，这就是问题，法拉第没有奠很多东西，但是写出了若干- 个定律，

这就是奠基人跟奠东西的差别，就电工跟电学家的差别。

这个这个，所以所以你知道这是不一样的。那么那么，啊，所以，法拉第被后人记录非常多。

那么，啊，电解定律，那么它测定了什么呢？啊，就电量跟做功之间的关联，啊，有正比关系。那么

正比关系这就是法拉第定律。啊，Michael Faraday，Michael，Michael

后来竟然成为这个时代最，最流行的一个名字，那个年代可能不是很流行。

那么，现在，你看像什么Smith特别少，像什么Tom就很土，

Tom猫，那么一般叫Michael或者Jack什么这类的，那么这个

名字都变化很多。完了那么，

这边是Gibbs自由能的物理意义。根据Gibbs自由能的物理意义，ΔG等于负W，刚- 刚说过。

那么，第一前面这个等号，是前面热力学得出来的，

ΔG的物理意义。第二个等号，就是两头儿，红色的两头儿，是法拉第定律，法拉第定律。

那么，啊，就是，啊，功和这个，功和这个电池电动势的关系，电池电动势的关系。

啊，第二个等号是法拉第定律，是代表着功和电池电动势之间的关系。

那他注意到什么呢，这个是说，啊，一个电池做的功，

我们一个电功怎么定义呢？就是逆着电池电动势方向，

挪动1mol电子所做的功被称为电功。

什么叫电功，电功就是逆电场方向挪动1mol电子，啊，这个功就叫1个法拉第常数，

那你挪动多少就多少个法拉第常数。那个n是摩尔数，电子的摩尔数。F是法拉第常数，E是电池电动势，

啊，E是电池电动势。那么逆着1v就是一个单位，那么逆着，所以E的这个单位就是伏特。

然后把这两个公式连接起来你就发现，我建立起来了自由能，Gibbs自由能跟电池电动势之间的关联。

我只要知道Gibbs自由能，就能算出电池电动势。

啊，反过来也，反之亦然。从这里也可以得到这个。这样就把电化学

跟热力学衔接起来，那由此电化学进入热力学领域并成为它的一个分支。

那么只要这个能建立起来，那电化学问题就好解释了。

然后上式中挨个解释一遍，n是电子转移的摩尔数，几个摩尔。

那么F是法拉第常数，E0是电池电动势，当然是标态下的电池电动势。

那法拉第常数是96484，啊，96485，也可以，库伦每摩尔，物理意义是跨越1个

伏特的电场，逆向移动1mol电子所做的功，这就是法拉第常数。

当然你要记成，96，9.65乘10的4次方也可以，

好像我们书上，我们书上就这么写的。但我知道中国学生呢记忆能力很强，

96485绝对不会记错的，绝对不会记错的。

那么，啊，这个一般来说我们考试如果涉及这样的常数，一般都会给你，都会给你，不会，我们假设学生，哟，我给碰了一下，

那么我们假设学生来不及记这些东西，

那么这是法拉第定律。那么这是本章中最重要的一个公式。

当然还有其次重要的一个公式，本章就两个公式，

第一个是法拉第定律，建立起功和自由能，啊，不是功，自由能跟这个电池电动势之间的关联。

10-4 原电池-电极电势

大学化学

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