物理化学第五节、原电池.ppt

或：一、可逆电池与不可逆电池1. 1. 可逆电池的可逆电池的3 3个条件个条件 如电动势为如电动势为E的铜锌电池，将的铜锌电池，将一外加电动势一外加电动势E与之相联。与之相联。当当E E，电池将放电，电池将放电 (1) (1) 化学反应可逆，即电池充、放电化学反应可逆，即电池充、放电反应互为逆反应反应互为逆反应 可逆电池的概念十分重要，因为只有可逆电池才能进可逆电池的概念十分重要，因为只有可逆电池才能进行严格的热力学处理。行严格的热力学处理。负负极极 ZnSO4溶液溶液ZnCue-e-素烧瓷素烧瓷 铜铜- -锌电池示意图锌电池示意图E正正极极CuSO4溶液溶液负极反应负极反应 Zn Zn2+ + 2e 正极反应正极反应 Cu2+ + 2e Cu电池反应电池反应 Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4阴阴极极 ZnSO4溶液溶液ZnCue-e-素烧瓷素烧瓷 铜铜- -锌电池示意图锌电池示意图E阳阳极极CuSO4溶液溶液当当E E E，电池将放电，电池将放电E2. 2. 不可逆电池不可逆电池 当当E 0，表示化学能全部转化为电能之外，电池在恒温可逆，表示化学能全部转化为电能之外，电池在恒温可逆 工作时，从环境吸收的可逆热也变为电能；工作时，从环境吸收的可逆热也变为电能；Qr0，表示化学能除了一部分转化为电能外，另一部分传，表示化学能除了一部分转化为电能外，另一部分传 给了环境给了环境 Qr=0，表示化学能全部转化为电能，表示化学能全部转化为电能第十节 生物膜电势简介 70年代以来，一门处于电化学、生物化 学、和生理学等多学科交叉点上的边缘科学生物电化学发展非常迅速。所谓生物电化学可以定义为应用电化学的基本原理和实验方法来研究生物体系分子和细胞水平上电荷能量传输运动规律及对生物体系活性功能影响的学科。其中生物膜电势是其研究的重要内容之一。现对生物膜电势的产生及人们对膜电势的研究应用做一简介。 细胞的外表面由一层厚度约为610-9110-8m的细胞膜所覆盖，在生物体中，细胞膜内、外都充满着液体，而且液体中都溶有一定量的电解质，据测定，哺乳动物体液的各种电解质的总浓度约为0.3mol/L。细胞膜的基本模型可以认为是：细胞膜由约两个分子厚度的卵磷脂层所构成，称为脂质双层。卵磷脂分子为双亲分子，其疏水链伸向膜的中间，而亲水基团伸向膜的内、外两侧，球状蛋白分子则分布在细胞膜中，其中有的蛋白质分子部分嵌在膜内，部分嵌在膜外，也有的蛋白分子贯穿整个细胞膜 生物化学研究表明，由于“K+、Na+泵”的作用，使细胞膜内外K+的浓度相差极大，例如静止神经细胞内液体中K+的浓度是细胞外的35倍左右。 在膜两边由于某离子浓度不等可产生电势差，这就是膜电势。Ag|AgCl|KCl| |KCl|AgCl|Ag内液外液 K K K 外内扩散结果使相一边产生净正电荷，而在相一边产生净负电荷，此种电场的存在将阻止K+由相向相的进一步扩散，而有利于K+由向相的逆向扩散，最后达到动态平衡，即K+在两相中的化学势相等。 医学上，膜电势习惯用负值表示。维持了细胞膜内外的电势差，就维持了生命。 而由于K+从相向相转移的结果造成相的电势高于相，则由此产生的膜电势,K,KlnaaFRTE在生物化学上，则惯于如下表示法：内外外内,K,KlnaaFRT 298.15K下，对于静止的神经细胞，若假定活度系数均为1： )mV(91351ln9650015.298314. 8ln,K,KaaFRT而实验测得的静止神经细胞的膜电势约为-70mv，这可以解释为，活性体中的体液并非真正处于平衡态。对于静止肌内细胞膜电势约为-90mv，肝细胞的膜电势约为40mv。