在铜锌原电池中,为什么检流计的指针总是指向一个方向,即电子总是从Zn传递给Cu2+,而不是从Cu传递给Zn2+呢?
当将像锌这样的金属插入含有该金属离子的盐溶液中时,由于极性很大的水分子吸引构成晶格的金属离子,从而使金属锌具有一种以水合离子的形式进入金属表面附近的溶液中的趋势,由于锌棒失去电子成了水合锌离子:
Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2e-
带有负电荷,而电极表面附近的溶液由于有过多的Zn2+而带正电荷。开始时,溶液中过量的金属离子浓度较小,溶解速度较快。随着锌的不断溶解,溶液中锌离子浓度增加,同时锌棒上的电子也不断增加,于是就阻碍了锌的继续溶解。另一方面,溶液中的水合锌离子由于受其他锌离子的排斥作用和受锌棒上电子的吸引作用,又有从金属锌表面获得电子而沉积在金属表面的倾向:
Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s)
而且随着水合锌离子浓度和锌棒上电子数目的增加,沉积速度不断增大。当溶解速度和沉积速度相等时,达到了动态平衡:
Zn(s) = Zn2+ (aq) + 2e-