化學原理啟迪278
1. 因為電池的電位差取決於反應物質的濃度，所以我們只要讓二個電極裝置含有不同濃度的物質，就能製造一個電池。
2. 舉例來說，下圖的電池二端電極裝著液態的AgNO3，但是莫耳濃度不同；讓我們來討論這個電池的電位差與電子流動的方向。
3. 這個電池的2個電極裝置的半反應是
Ag＋＋e－→Ag E°＝0.80V
4. 如果二端電極都含有1M Ag＋
E°cell＝0.80V－0.80V＝0V
5. 不過我們設定的電池，二端電極的Ag＋濃度分別是1M和0.1M，因為二端Ag＋濃度不一樣，所以實際運作時，電池的半反應電位差也不一樣，因此這個電池將有一個正的電位差伏特。
6. 這個電池的電流方向是什麼？思考這個問題最好的方法是認清自然界會努力平衡二端電極裝置的Ag＋濃度。
7. 我們將使用能斯特方程式，計算這個電池在25℃時的電位差
E＝E°－(0.0591/n)log(Q)
8. 因為電池每完成一次反應就轉移1個電子，因此n＝1，電池二端裝置的半反應分別是：Ag＋＋e－→Ag與Ag→Ag＋＋e－。這個電池的標準電位差是多少？
9. 電池的標準電位差E°代表電池反應進行的條件符合標準狀態，我們所設定的電池大部分的條件都符合標準狀態，只有一項不符合，其中一端電極的[Ag＋]不是1M。不過，如果電池二端的電極Ag+濃度都是1M，電位差就是0，也就是標準電位差E°＝0。
10. 接著，我們要找到反應商數Q的值，再複習一次，反應商數Q是產物與反應物濃度的比例。
11. 這個電池的反應程序是
Ag＋(1M)→Ag＋(0.1M)
從以上反應的濃度可以找出反應商數Q。
注：Ag＋(1M)→Ag＋(0.1M)的方程式怎麼來？說明如下
12. 利用能斯特方程式，計算電池的電位差
E＝E°－(0.0591/n)log(Q)
＝0－(0.0591/1)log(0.10/1.0)
＝－0.0591/1(－1.00)
＝0.0591V
這個電池的電位差是0.0591V
13. 一個電池，如果它的2個電極裝置組成物質都一樣，但是濃度不同，稱為濃度電池。這種電池製造電位差的唯一因素是參與反應的物質的濃度不一樣。一般而言，這種電池的電位差較小。
14. 【例題】判斷電池的電子流動方向，指出陰極與陽極的位置，計算這個電池在25℃下的電位差。
15. 【解題】如果左邊電極裝置的電子能流向右邊電極裝置，那麼，二個電極裝置的鐵離子Fe2+最後就會平衡，這將會造成左邊電極產生的Fe2+，右邊電極產生鐵金屬的固體沈澱物，並因此減少溶液內的鐵離子Fe2+含量。。
16. 所以電流是從左邊流向右邊，左邊電極進行氧化反應（陽極），右邊電極進行還原反應（陰極）。
17. 我們將使用以下這個能斯特方程式，計算這個電池在25℃時的電位差
E＝E°－(0.0591/n)log(Q)
18. 電池每完成一次反應，就會轉移2個電子（二個半反應Fe2＋＋2e－→Fe與Fe→Fe2＋＋2e－），因此n＝2，此外濃度電池的標準電位差E°＝0，反應商數Q＝0.01/0.10。
19. 因為一定是Fe2＋濃度比較低的位置才會不斷形成Fe2＋，所以一定是在0.01M Fe2＋的電極端形成，而形成Fe2＋離子的位置是陽極，是反應物，所以，0.1M Fe2＋在陰極、產物的位置
20. 利用能斯特方程式，計算電池的電位差
E＝E°－(0.0591/2)log(0.01/0.10)
＝－0.0296(－1.00)
＝0.0296V
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
徐弘毅：
1. 濃度電池製造電流的方法是讓反應物質與產物的濃度不同，製造出電位差，例如銀濃度電池可利用「陽極溶液銀離子的濃度」低於「陰極溶液銀離子的濃度」，來促使陽極的銀金屬電極解離釋放電子，產生電流。
2. 濃度電池的原理類似傳播學的「溢散效果」。溢散效果指小媒體報導的新聞事件，引發大媒體的跟進報導。新聞事件像濃度電池持續產生的電流一樣，從濃度低的小媒體電極，溢散到濃度高的大媒體電極。
3. 例如，苗栗縣政府用怪手摧毀大埔農田事件，最早是非主流媒體記者拍攝，畫面太震撼，造成主流媒體的跟進報導，接著引起全國熱烈討論與網路串連，甚至登上國際新聞媒體版面，這就是傳播學的溢散效果。
4. 新聞議題能夠產生溢散效果，必須具備的條件：(1)吸引人的題目。(2)連續性的報導。(3)富知識性的深度探索。(4)子議題如同拼圖。(5)吸引各方人馬的激烈辯論。(6)最後達成社會共識。(7)結局要具戲劇性。
5. 苗栗大埔怪手挖填事件有「吸引人的題目」：預備收割的稻田被政治權貴下令用怪手摧毀，顯示出權貴階級的貪婪，破壞農業社會珍惜五穀收成的信仰，公然挑戰儒家「憫農詩」的文化思想，侵犯人權的主謀是五星級縣長劉政鴻與宣誓是苗栗馬家莊客家人的馬英九總統。
6. 連續性的報導、子議題如同拼圖：新聞媒體繼續追蹤發現，全國各地有無數優良農地同樣面臨被徵收的命運，農民抗議、官員傲慢、大埔阿嬤自殺身亡、官員自我感覺良好……，因此產生連續性報導。
7. 富知識性的深度探索、吸引各方人馬的激烈辯論：當律師、立法委員、社運團體與執政的國民黨官員辯論後，百姓發現一切的災難來自於《土地徵收條例》的法條圖利財團與政治權貴。
8. 最後達成社會共識，必須修改《土地徵收條例》，讓農民有參與決策的自主權。但是在馬英九總統主導下立法院三讀通過《土地徵收條例》，只修改「市價徵收」，變更使用權仍在政府手中，引起農民團體與學者強烈抗議。
9. 離總統大選投票日只剩一個月，夢想家二晚表演花2億多、貧富差距不斷擴大、校長收營養午餐回扣弊案爆發、桃園機場又出包、股市超跌沒有選舉行情、劉憶如攻擊蔡英文在宇昌案收回扣資料造假被抓包、馬英九與蔡英文的民調逼近到只差1個百分點……，新聞收視率要高，結局一定要具戲劇性。
參考資料：
您好, 請問本文第12點 利用能斯特方程式，計算電池的電位差 中的E°是否等於0.8V而非0V?
回覆刪除不知名的網友，您好：
回覆刪除你在10月29日留言，請問本文第12點 利用能斯特方程式，計算電池的電位差 中的E°是否等於0.8V而非0V？
茲說明如下：
一個電池的全反應，是由陽極和陰極兩個半反應組成。
液態AgNO3電池的陽極和陰極的半反應Ag＋＋e－→Ag，半反應標準電位差分別是E°＝0.80V。
那麼，整個液態AgNO3電池的電位差E°cell是多少？
在陽極和陰極的濃度一樣的條件下，將陰極的標準電位差，減掉，陽極的標準電位差，就得到整個電池全反應的標準電位差，所以，液態AgNO3電池的標準電位差E°cell是0.80V－0.80V＝0V
能斯特方程式E＝E°－(0.0591/n)log(Q)，裡面的標準電位差E°，指的是整個液態AgNO3電池的電位差，也就是全反應的標準電位差E°cell，因此E°是0V，而非0.8V。
不過，如果陰極與陽極的電位差濃度一樣，電子就不會從陽極移動到陰極，不會產生電流，因此，我們不會這樣設計電池。
在這裡AgNO3電池的陽極，Ag＋濃度是0.1M，陰極的Ag＋濃度是1M；依據物質追求濃度平衡的原則，電子會從0.1M的Ag＋轉移到1M的Ag＋。
這樣0.1M的 Ag＋那一端，就會因為銀Ag不斷釋出電子，變成銀離子Ag＋，而使Ag＋濃度上升；另一方面，1M的 Ag＋那一端，則會因為銀離子Ag＋不斷接收到電子，變成銀原子Ag，而使Ag＋濃度下降；最後達到平衡，二極的Ag＋濃度趨於一致。
再說明一點，二極濃度的落差，僅影響電子的流動，不影響「標準電位差」，因為「標準電位差」是指在理想狀態下，也就是二極的濃度完全一樣的狀態下，「陽極標準電位差」與「陰極標準電位差」，兩個半反應之間的落差。
你可能是看到第3點，這個電池的2個電極裝置的半反應是：Ag＋＋e－→Ag E°＝0.80V ，就直覺想E°是標準電位差，應該代入能斯特方程式，沒有想清楚那是半反應的標準電位差，還是全反應的電位差。
第4點E°cell＝0.80V－0.80V＝0V，才是全反應的標準電位差，這才是能斯特方程式E°所指的標準電位差。
最近因為工作量太大，拖延許久才回應，希望這個答案你能滿意。