平衡电极电位

平衡电极电位，也称可逆电极的电位。在一个可逆电极中，金属成为阳离子进入溶液以及溶液中的金属离子沉积到金属表面的速度相等时，反应达到动态平衡，亦即正逆过程的物质迁移和电荷运送速度都相同，此时该电极上的电位值称为平衡电极电位。

简要介绍

平衡电极电位也称可逆电极电位。一个可逆电极就是平衡电极，首先，可逆电极必须具备下面两个条件：①电极反应是可逆的，即只有电极的正向反应和逆向反应相等时，电极反应物的交换和电荷的交换才是平衡的；②电极在平衡条件下工作，即通过电极的电流等于零或者电流无限小，这时电极上进行的氧化反应和还原反应才能被认为是相等的。任何一个平衡电位都是相对一定的电极反应而言的。平衡电极的氢标电位就是标准电极电位，该值可以通过热力学方法计算。

但是，在实际的电化学体系中，有许多电极电位并不能满足平衡电极的条件。这时的电极电位称为不平衡电位。与平衡电位相对应，电极上的正相反应与逆向反应速度不相等，有净反应发生。这时所建立起来的电极电位称为不平衡电位或者不可逆电位。不平衡电位可以是稳定的也可以是不稳定的，当电荷在界面上交换的速度相等时，尽管物质交换不平衡，也能建立起稳定的双电层，使电极电位达到稳定状态。稳定的不可逆电位称为稳定电位。稳定电位是相对的，对同一种金属，由于电极反应类型或速度不同，不同条件下形成的电极电位往往相差很大。但不可逆电极电位的数值很有实用价值。例如在金属腐蚀和表面处理领域中，可以用此来判断不同金属接触时的腐蚀倾向，或者判断和确定电镀工艺。

能斯特方程

金属浸入含有同种金属离子溶液中的电极反应，参与物质迁移的是同一种金属离子。当金属成为阳离子进入溶液以及溶液中的金属离子沉积到金属表面的速度相等时，反应达到动态平衡，亦即正逆过程的物质迁移和电荷运送速度都相同，即：

该电极上具有一个恒定的电位值。由于此时电极反应正逆过程的电荷和物质都达到了平衡，所以将这种电位称为平衡电极电位或可逆电位。

金属的电动顺序

平衡电极电位的数值主要决定于金属的本性，同时又与溶液的浓度、温度等因素有关。当参加电极反应的物质处于标准状态下，即溶液中含该种金属的离子活度为1、温度为298K、气体分压为101325Pa(1atm)时，金属的平衡电极电位称为标准电极电位，将各种金属的标准电极电位按大小从负到正依次排列成表，则组成金属的电动序，见图1。电动序表征了金属以离子状态进入溶液的倾向的大小。

能斯特方程

平衡电极电位是可逆反应建立起的电位，因此，可用能斯特(Nernst)方程计算

式中，E——金属在给定溶液的平衡电极电位，V；

——金属的标准电极电位，V；

R——气体状态常数，8.314J/(K·mol)；

F——法拉第常数，96500C/mol；

T——绝对温度，K；

n——电极反应中得失的电子数，即金属离子的价位数；

a0——氧化态物质（金属离子）在溶液中的活度；

ar——还原态物质（金属）在溶液中的活度。

对于电极反应，因ar=1，所以上式可以简化为：

当温度为25℃时，T,R,F均为常数，上式可以简化为对数表达的方程式，即：