能斯特在電化學做了哪些貢獻

㈠ 能斯特的人物歷史

能斯特生於西普魯士（WestPrussia）的貝利森（Briesen）（今波蘭境內的萬布熱伊諾（Wąbrzeźno））。他在蘇黎世大學、柏林大學及卡爾·弗朗岑斯大學學習數學與物理學，去萊比錫工作了一段時間後，他在格丁根成立了物理化學與電化學研究所。1897年，能斯特發明了能斯特燈，一種使用白熾陶瓷棒的電燈，是碳絲燈的替代品和白熾燈的前身。能斯特研究過滲透壓及電化學，1905年，他確立了他稱之為「新熱定理」的定理，也就是後來的熱力學第三定律，這條定律描述了物質接近絕對零度時的表現。
他榮獲1920年的諾貝爾化學獎，這是對他的熱化學研究成果的肯定。他於1924年出任柏林物理化學研究所主任，並擔任此職位至1933年退休，接著開始研究電聲學和天體物理學。
能斯特於1930年與巴希斯坦（Bechstein）及西門子公司合作開發了一種叫「新巴希斯坦之翼」（Neo-Bechstein-Flügel）的電子琴，當中用無線電放大器取代了發聲板。該電子琴使用了電磁感應器以產生電子調解及放大的聲音，跟電吉他是一樣的。
1891年任哥丁根大學物理化學教授。1905年任柏林大學教授。1925年起擔任柏林大學原子物理研究院院長。1932年被選為倫敦皇家學會會員。由於納粹政權的迫害，1933年退職，在農村度過了他的晚年。1941年11月18日在柏林逝世。被葬於馬克斯·普朗克墓附近。

㈡ 談談對電化學技術的理解

電化學是研究電和化學反應相互關系的科學，而電化學技術就是基於電化學基本原理解決實際問題的一種技術。

從能量轉換的角度出發，如果將化學反應釋放的能量轉換為電能並輸出，形成電池，這就是化學電源技術基本工作原理；如果將電能轉換成化學能，引發化學反應，形成電解池，這就是電解技術的基本工作原理。

電化學技術應用在水處理領域，主要是基於電解原理的電解技術。電化學水處理技術相關的元件、設備主要是電極、電解槽和電源，這三部分是電化學水處理技術最核心的內容。

(2)能斯特在電化學做了哪些貢獻擴展閱讀

在1663年，德國物理學家 Otto von Guericke 創造了第一個發電機，通過在機器中的摩擦而產生靜電。這個發電機將一個巨大的硫球放入玻璃球中，並固定在一棵軸上製成的。通過搖動曲軸來轉動球體，當一個襯墊與轉動的球發生摩擦的時候就會產生靜電火花。 這個球體可以拆卸並可以用作電學試驗的來源。

在17世紀中葉，法國化學家 Charles François de Cisternay Fay 發現了兩種不同的靜電，即同種電荷相互排斥而不同種電荷相互吸引。

Du Fay 發布說電由兩種不同液體組成："vitreous" (拉丁語」玻璃「)，或者正電；以及"resinous", 或者負電。這便是電的雙液體理論，這個理論被17世紀晚期Benjamin Franklin 的單液體理論所否定。

1781年，查爾斯.奧古斯丁庫侖(Charles-Augustin de Coulomb) 在試圖研究由英國科學家Joseph Priestley 提出的電荷相斥法則的過程中發展了靜電相吸的法則。

1791年伽伐尼發表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的「動物電」現象，一般認為這是電化學的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎上發明了用不同的金屬片夾濕紙組成的「電堆」，即現今所謂「伏打堆」。

這是化學電源的雛型。在直流電機發明以前，各種化學電源是唯一能提供恆穩電流的電源。1834年法拉第電解定律的發現為電化學奠定了定量基礎。

19世紀下半葉，赫爾姆霍茲和吉布斯的工作，賦於電池的「起電力」(今稱「電動勢」)以明確的熱力學含義；1889年能斯特用熱力學導出了參與電極反應的物質濃度與電極電勢的關系，即著名的能斯脫公式；1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強電解質稀溶液靜電理論，大大促進了電化學在理論探討和實驗方法方面的發展。

20世紀40年代以後，電化學暫態技術的應用和發展、電化學方法與光學和表面技術的聯用，使人們可以研究快速和復雜的電極反應，可提供電極界面上分子的信息。電化學一直是物理化學中比較活躍的分支學科，它的發展與固體物理、催化、生命科學等學科的發展相互促進、相互滲透。

在物理化學的眾多分支中，電化學是唯一以大工業為基礎的學科。它的應用主要有：電解工業，其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；機械工業使用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整。

環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；化學電源；金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題；許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理。應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。

㈢ 什麼是能斯特方程應用有哪些

1889年能斯特應用熱力學的理論研究電池的電動勢，得到了電化學中最著名的方程之一——能斯特方程。

在電池中發生的反應皆為氧化還原反應，這類反應中都有兩個氧化還原偶。例如反應Zn＋Cu2+→Zn2+＋Cu中，Zn2+/Zn、Cu2+/Cu就是兩個氧化還原偶。在反應中，鋅被氧化，由還原形Zn變為氧化形Zn2+；而銅被還原，由氧化形Cu2+變為還原形Cu。又如反應Sn2+＋2Fe3+→Sn4+＋2Fe2+中，Sn4+/Sn2+、Fe3+/Fe2+是兩個氧化還原偶。在反應中Sn2+被氧化為Sn4+，由還原形變為氧化形；Fe3+被還原為Fe2+，由氧化形變為還原形。所以一般的氧化還原反應可以寫成：

[氧化形]1＋[還原形]2→[還原形]1＋[氧化形]2

假若以Ox代表一個物質的氧化形，Re代表還原形，則在一個電池中的電池反應可表示如下：

式中a、b、d、f為反應的計量系數，Ox1/Re1、Ox2/Re2為兩對氧化還原偶。這樣的例子還有：Zn2+/Zn、Cu2+/Cu、Fe3+/Fe2+等。我們可以用平衡移動原理來判斷電池反應中反應物或產物濃度變化時，對電池電動勢的影響。設想一個電池的電池反應如式2．2所示。將該電池接在電位計上作為被測電池（如圖2．2所示），調節電位計的滑動接頭C至平衡點。此時電池處於電化學平衡狀態，在被測電池迴路中無電流通過。現在設想，如果增加電池中反應物的濃度[Ox1]、[Re2]，或減小產物的濃度[Re1]、[Ox2]，這必然使電池反應式2．2向正方向進行，這就會在被測電池迴路中，產生一個由正極到負極的電流。為了對消這個電流，使電池重新回到平衡狀態，則必須將滑動接頭C向右移動，增加A、C兩點間的電位差，以對消被測電池的端電壓。這就是說，電池的電動勢增加了。假如減小電池中反應物的濃度[Ox1]、[Re2]，或增加產物的濃度[Re1]、[Ox2]，則在被測電池迴路中，就會產生一個相反方向的電流，為了使電池回到平衡狀態，滑動接頭C就要向左移動，也就是電池的電動勢要減小。定量表示這種關系的方程，叫能斯特方程，是電化學中最著名的方程之一，可表示如下：

式中 E是電池的電動勢，R＝8.314 J·mol-1·K-1，稱為氣體常數，T是絕對溫度，[Ox1]、[Re1]、[Ox2]、[Re2]是電池反應中各物質的濃度，其乘、除及指數的規律是和平衡常數的寫法相同的，n是電池反應中涉及的電子摩爾數，F為法拉弟常數，E0是電池體系的一個特徵常數，假如電池中各物質的濃度都是1個單位，則：

此時E＝E0，所以E0的物理意義是，當電池反應中各物質的濃度為1個單位（嚴格說，應是活度為1）時的電池電動勢，稱為標准電動勢。需要指出的是，能斯特方程僅能應用於達到電化學平衡的體系，也即可逆電池。對於在實際應用中的電池，只要輸出電流不為零，能斯特方程就不成立。

由於電池反應一般由兩個電極反應組成，所以能斯特方程也可推廣應用於一個電極反應。如上面的電池反應，分別對應兩對氧化還原偶，可以寫成下面兩個電極反應：

陰極：aOx1＋ne→dRe1 2．4a

陽極：bRe2→fOx2＋ne 2．4b

兩個電極反應相加，即為電池反應：

同時，電池的電動勢也看做是兩個電極的電極電位的代數和。按照統一的規定，電動勢和電極電位的關系為：

式中 c是陰極的電極電位， a是陽極的電極電位。同樣，標准電動勢也可分成兩項：

0c、 0a是電極體系的特徵常數，稱為標准電極電位。根據式2．3和式2．6，就可得到：

再將式2．5代入得：

等式兩邊的第一項都只和陰極反應有關，而第二項只和陽極反應有關，故可得下面兩個等式：

將上兩式和相應的電極反應對照，可以看出能斯特方程也可應用於電極反應，並且不管陰極反應還是陽極反應，可以寫成統一的形式，即假如電極反應為：

aOx＋ne→dRe

則它的電極電位為：

從式2．7可以看出 0的物理意義。當電極反應中的物質濃度[Ox]和[Re]

極反應中的物質濃度為1個單位（嚴格說是活度為1）時的電極電位，稱為標准電極電位，對於每個電極都有一個特徵值。但是由於不能單獨測定一個電極的電極電位，在實驗中能夠測定的是兩個電極電位的差值，即電動勢。所以電極電位的絕對值是無法測定的，只能測定相對值。正像在地球上測量某個物體的高度時，因為沒有絕對高度的零點，無法得到絕對高度。因此只能測量相對高度，這就需要確定一個進行比較的相對高度零點。通常，就規定海平面的高度為零，相對於海平面測得的相對高度就叫做海拔高度。電化學中關於電極電位的確定，和海拔高度的確定相仿。為了確定各電極的電極電位的相對值，就要確定一個進行比較的標准。按照1953年國際純粹和應用化學聯合會（IUPAC）的建議，採用標准氫電極作為比較的標准。所謂標准氫電極是以鍍了鉑黑的金屬鉑作為電極，插入氫離子濃度（應為活度）為1個單位的溶液中，往溶液中通入壓力為100千帕的氫氣沖擊鉑，所組成的電極。按照IUPAC的建議，規定這個電極的電極電位值為零，任何一個電極的標准電極和標准氫電極組成的電池，其電動勢就是該電極的標准電極電位。一些常用的電極在25℃（298 K）時，以水為溶劑的標准電極電位值（ 0）見表2．1。這些數值的大小表明了相關物質的氧化還原能力，標准電極電位的值越大（即越正），表明表中電極反應的反應物還原能力越強；數值越小（即越負），表明表中電極反應的產物氧化能力越強。所以表中數值較大的電極反應中的反應物，能將數值較小的電極反應中的產物氧化，而本身被還原。例如Cu2+和金屬Zn能發生如下反應：

Cu2+＋Zn→Cu＋Zn2+

即銅被還原，鋅被氧化。所以這種標准電極電位表，指明了各種物質發生氧化還原反應時的方向和趨勢。

表2．1 一些物質的標准電極電位數值表（25℃）

電 極
電極反應
0(伏)

Li+|Li
Li+＋e→Li
-3.045

K+|K
K+＋e→K
-2.924

Na+|Na
Na+＋e→Na
-2.7109

Mg2+|Mg
Mg2+＋2e→Mg
-2.375

OH-，H2O|H2
2H2O＋2e→H2＋2OH-
-0.8277

Zn2+|Zn
Zn2+＋2e→Zn
-0.7628

Cr3+|Cr
Cr3+＋3e→Cr
-0.74

SO2-4|PbSO4(s)，Pb
PbSO4(s)＋2e→Pb＋SO2-4
-0.356

Ni2+|Ni
Ni2+＋2e→Ni
-0.23

Sn2+|Sn
Sn2+＋2e→Sn
-0.1364

Pb2+|Pb
Pb2+＋2e→Pb
-0.1263

Fe3+|Fe
Fe3+＋3e→Fe
-0.036

H+|H2
2H+＋2e→H2
0.0000

Sn4+，Sn2+|Pt
Sn4+＋2e→Sn2+
+0.15

Cl-|AgCl(s)，Ag
AgCl(s)＋e→Ag＋Cl-
+0.2223

Cu2+|Cu
Cu2+＋2e→Cu
+0.3402

OH-，H2O|O2
O2＋2H2O＋4e→4OH-
+0.401

Fe3+，Fe2+|Pt
Fe3+＋e→Fe2+
+0.770

Hg2+2|Hg
Hg2+2＋2e→2Hg
+0.7961

Ag+|Ag
Ag+＋e→Ag
+0.7996

H+，H2O|O2
O2＋4H+＋4e→2H2O
+1.229

Cl-|Cl2
Cl2(g)＋2e→2Cl-
+1.3583

在測定電極電位值時，直接使用標准氫電極實驗要求較嚴，有一定的難度，故通常使用第二級的標准電極。這種電極製作方便，在一定溫度下電極電位穩定，它的值可先由標准氫電極精確測定。第二級的標准電極通常稱為參比電極。最常用的參比電極是甘汞電極，它由汞、氯化亞汞（甘汞）和氯化鉀溶液組成，它的電極符號為：

Cl-｜Hg2Cl2（s），Hg

電極反應為：

Hg2Cl2（s）＋2e→2Hg＋2Cl-

其電極電位值隨氯化鉀溶液濃度而變化，常用的有如下三種：

氯化鉀溶液濃度(mol·dm-3)
電極電位值(V)

0.1
0.3337

1.0
0.2801

飽和
0.2412

㈣ 原電池的能斯特方程是如何用熱力學方法推導出來的

電池的電壓為：E（你可以理解為U）
電池的電流為：I
因此，電池能做功為I*E*t=G（G為gibbs自由能）
I=Q（Q為總電量）/t
Q=z*F（z為反應進度，F是一摩爾電荷和一個電荷的電量的乘積）該反應式的物理意義是當反應進行到z mol時，通過的電量有多少。
綜上，G=-zFE（為什麼加負號是因為，自發反應是體系輸出功）

㈤ 電化學的形成，對電化學的形成做出貢獻的最初的幾位科學家

我認為，對電化學理論作出最大貢獻的當屬法拉第。記得當年，我們這些天津大學電化學專業畢業的人聚會時，曾開玩笑地說，大學4年只記得一個法拉第定律了。

㈥ 電極電勢受到哪些因素的影響

影響電極電勢的因素是離子的濃度、溶液的酸鹼性、沉澱劑和絡合劑。

1、離子濃度，溶液中含某種離子的總量與體積之比，用n/V表示，單位一般為mol/L。

2、酸鹼性是物質在酸鹼反應中呈現的特性，一般來說酸性物質可以使紫色石蕊試液變紅，鹼性物質可以使其變藍。

3、為了將溶液中的某一或某些組分進行分離，常常需要向溶液中加入一些物質與需要分離的組分進行化合，生成難溶解的化合物，從而通過過濾、蒸發等操作達到分離純化的效果。加進去的試劑就叫做沉澱劑。

4、絡合劑，特別是具有多功能團的有機絡合劑，在印染行業應用越來越廣， 如軟化水質、防止沉澱物、消除染整設備結垢、防止織物漂白破洞、保證染色鮮艷度等。 絡合劑在印染行業又謂稱螯合劑、螯合分散劑、金屬封鎖劑、水質軟化劑等。

(6)能斯特在電化學做了哪些貢獻擴展閱讀：

判斷電極電勢的因素是能斯特方程，離子濃度改變時電極電勢的變化，根據能斯特方程可以求出離子濃度改變時電極電勢變化的數值。

能斯特方程，是指用以定量描述某種離子在A、B兩體系間形成的擴散電位的方程表達式。在電化學中，能斯特方程用來計算電極上相對於標准電勢而言的指定氧化還原對的平衡電壓。能斯特方程只有在氧化還原對中兩種物質同時存在時才有意義。

這一方程把化學能和原電池電極電位聯系起來，在電化學方面有重大貢獻，故以其發現者德國化學家能斯特命名，能斯特曾因此獲1920年諾貝爾化學獎。

㈦ 電化學的發展

在1663年，德國物理學家 Otto von Guericke 創造了第一個發電機，通過在機器中的摩擦而產生靜電。這個發電機將一個巨大的硫球放入玻璃球中，並固定在一棵軸上製成的。通過搖動曲軸來轉動球體，當一個襯墊與轉動的球發生摩擦的時候就會產生靜電火花。 這個球體可以拆卸並可以用作電學試驗的來源。
在17世紀中葉，法國化學家 Charles François de Cisternay Fay 發現了兩種不同的靜電，即同種電荷相互排斥而不同種電荷相互吸引。 Du Fay 發布說電由兩種不同液體組成：vitreous (拉丁語」玻璃「)，或者正電；以及resinous, 或者負電。這便是電的雙液體理論，這個理論被17世紀晚期Benjamin Franklin 的單液體理論所否定。
1781年，查爾斯.奧古斯丁 庫侖 (Charles-Augustin de Coulomb) 在試圖研究由英國科學家Joseph Priestley 提出的電荷相斥法則的過程中發展了靜電相吸的法則。
1791年伽伐尼發表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的「動物電」現象，一般認為這是電化學的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎上發明了用不同的金屬片夾濕紙組成的「電堆」，即現今所謂「伏打堆」。這是化學電源的雛型。在直流電機發明以前，各種化學電源是唯一能提供恆穩電流的電源。1834年法拉第電解定律的發現為電化學奠定了定量基礎。
19世紀下半葉，赫爾姆霍茲和吉布斯的工作，賦於電池的「起電力」(今稱「電動勢」)以明確的熱力學含義；1889年能斯特用熱力學導出了參與電極反應的物質濃度與電極電勢的關系，即著名的能斯脫公式；1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強電解質稀溶液靜電理論，大大促進了電化學在理論探討和實驗方法方面的發展。
20世紀40年代以後，電化學暫態技術的應用和發展、電化學方法與光學和表面技術的聯用，使人們可以研究快速和復雜的電極反應，可提供電極界面上分子的信息。電化學一直是物理化學中比較活躍的分支學科，它的發展與固體物理、催化、生命科學等學科的發展相互促進、相互滲透。
在物理化學的眾多分支中，電化學是唯一以大工業為基礎的學科。它的應用主要有：電解工業，其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；機械工業使用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整；環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；化學電源；金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題；許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理。應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。

㈧ 能斯特效應簡介

簡要地介紹了通常金屬的能斯特(Nernst)效應,指出Ⅱ類超導體在混合態的磁通運動產生的能斯特效應遠大於正常載流子的貢獻.接著介紹了高溫超導的La 2-xSrxCuO4(LSCO)單晶中渦旋運動產生的大的能斯特信號從Tc一直延續到遠高於Tc的溫度T0,並報道在Zn摻雜的YBa2Cu3O7-8(YBCO)外延薄膜中觀測到的Tc和T0隨Zn質量分數的變化.這些體系的能斯特效應結果充分地顯示出高溫超導體中在Tc以上可能存在著類磁通渦旋.根據預超導配對的理論圖像對實驗結果進行了討論