原電池中的鹽橋究竟幹了什麼？

01-06

以銅鋅原電池（銅極用硫酸銅，鋅極用硫酸鋅，兩瓶溶液用鹽橋相連）為例。銅鋅原電池中鋅自發（自發存疑）地丟失電子變成鋅離子進入溶液，電子則通過導線到銅的那一端，在那裡被聚集的得電子能力最強的陽離子捕獲（本例中是銅離子，因而銅極上析出了銅）。可是下一步我就不知道該說什麼了，我感覺這整個原電池到這裡已經完備了，可是既然這樣那麼鹽橋是幹什麼的？為什麼沒有它就不可能形成原電池呢？
==
各位的意思好像是鋅離子通過鹽橋跑過去，可是為什麼離子能夠跑過去？就比如本問中的離子，是鋅離子通過鹽橋跑了過去？也就是說到了最後左邊的鋅極（包括硫酸鋅溶液中的鋅離子）會完全不見全部都析出到了右邊的銅極上？可是這樣的話左邊原來的硫酸鋅溶液中不全是劉酸根陰離子嗎？陽離子哪兒去了？
==
我說下我自己的理解：能不能說就是因為硫酸鋅那一處的鋅變成了鋅離子進入溶液，溶液正電荷上升；硫酸銅那一處銅離子析出，溶液正電荷下降，為了保持溶液的電中性，左側多出的鋅離子往右側溶液中移動。如果這樣理解沒有太大問題的話：

如果以瓊脂-氯化鉀鹽橋為例來說，請問鉀離子是否有往硫酸銅溶液移動，氯離子是否有往硫酸鋅一側移動？是鉀離子全部過去了之後鋅離子再過去還是鹽橋就是一個橋的作用，氯化鉀溶液中的離子是不動的，鋅離子直接就過去了？

看到@黃安同學的答案我就放心了，終於有明白人了。（關鍵是我不用貼圖了，這樣可以用手機發^_^）他的答案對於高中來說夠夠的了，我就補充一點點……

1.他圖中的叫單液化學電池，你說的是雙液化學電池，可以把總反應式弄成一樣一樣滴。但是實際電動勢會不同，原因就是那個傳說中的液體接界電勢……

2.那麼，什麼是液體接界電勢呢？要是半年前，我答的肯定很溜。現在么，呵呵，你就隨便一聽，專業知識可以看大學的物化課本……話說當兩個不同電解質溶液（可以是兩個不同種的，也可以是同種不同濃的）相接觸時，由於不同離子的擴散速度不同，在它們的「接觸面」上會有電勢差。那你說的兩種溶液為例，假設銅離子向右擴散，鋅離子向左，而陰離子假設同種同濃，故沒有表觀上的擴散。又假設銅離子跑的快一些，那你看，跑到右邊的陽離子比向左的多，因而右邊的電勢要比左邊高了，液接電勢就此產生了……但會不會想有人說的那樣一直增大，到了阻止反應的地步呢？當然不會了！當電勢差增大時，其實銅的擴散就受到了阻力，鋅的則被加強，當最終兩者速率相同時，電勢差就不再累計了（最多一般也就0.03V），這時候還遠沒到終止電池反應的地步呢！但是，這個液體接界電勢大小不易測，還總在單液電池了出現，真的很煩唉……

3.怎麼消除或減弱它的影響呢？對了，鹽橋！鹽橋中一般有瓊脂來固定，裡面裝的電解質溶液一般是飽和氯化鉀。因為這種溶液的陰陽離子遷移速率幾乎相等，從而最大程度上減少那種擴散差異，也就是減少了液體接界電勢。當然，飽和醋酸銨也可以……

4.我再來拓展一下……難道只有鹽橋一種方法么？當然不是，還有雙聯濃差電池！就是把倆相同電極一連，代替鹽橋的位置，形成了一個看上去是倆電池串聯，但我非說是一個電池的東西。由於不同濃度的溶液真的沒有實質接觸，這才是真正沒有了液體接界電勢啊（但濃差電池顧名思義用的就是濃度差產生電動勢的好吧），鹽橋那東西嚴格的說是減弱了………

額，從昨晚改到現在，估計應該沒有太大bug了，就當我自己以後的電化複習資料好了……

@阮之復興又貼了一副圖唉，好像是手繪的，真厲害。不錯，他確實畫出了傳說中的雙液濃差電池。不過，他說的應該就是濃差電勢吧，是正兒八經的電池工作原理呀，不是液接電勢。

好吧，我們再從頭說起，為什麼電池能電動勢呢？當然你可以說是兩極的電位不同，巴拉巴拉。但我們也可以說的「化學」一些，比如說我們說有「電動勢」是因為有「化學勢」降低趨勢。我當然是在玩弄文字遊戲了，兩者聽起來沒那麼不同啊！但是，「電動勢」是表示電子、離子移動傾向的。而「化學勢」管的可寬了，神馬反應發生、平衡移動、相變、擴散之類的，統統可以解釋為反應在向著化學勢低的方向走。而我們前面提的「電動勢」是因為「化學勢」（當然是對化學電池來說的），給我們提供了一個思路「凡是有化學勢的降低的方向上，皆有可能存在電動勢」。而具體來看，我們的原電池中是何種情況呢？至少我看來，是這樣：在電池/溶液界面上，當然也有包含氣相和不包含溶液的，總之在這種界面區域，不同的相的突變組合會有不同的化學勢。具體到題主的栗子（終於想到你了，剛才都忘了扯這些干毛啦），在Cu(s)/CuSO4(aq.)的一極和另一極化學勢不同，（你可以理解為「金屬離子被束縛在晶格中vs擴散進入溶液里」的傾向不同），有不同就要傾向於降低，因此，可以轉化為電動勢了。（當然，你也可以說是金屬上離子的束縛/脫離產生電子的短缺/過剩）。

但是，這至少包括兩種情況

（1）不同物質組成類型，很好理解就像你說的栗子，Cu/Cu2+和Zn/Zn2+是不同的組合，因而有不同的。。。

（2）濃差，沒錯，溶液的濃度不同，化學勢也不同。這很好理解，擴撒現象這熱運動形式就是化學勢降低的。

**而且要注意，當Cu2+離子和Zn2+離子濃度因反應變化時，兩極電勢（化學勢）變化了，總體上是在相互靠近，最後就出現了 @趙亮的答案，電池用完了。（真心的，要是加了鹽橋電勢就都不降了，那電池永遠都用不完啊）

但我說了，液接電勢都不在上列。我們說的濃差是同種溶液（同種離子）的不同濃度，至少是個足夠大的濃差才會被用來組成電池。但液接電勢是不同離子的擴散速度不同造成的！！你可以認為，就算不做成電池這種阻礙作用也存在於混合溶液的過程里。（別關心最後的平衡態，到那時對應的是電池徹底放電完成，連電動勢都沒了）在濃差電池裡也有液接電勢的。比如不同濃度的鹽酸，在從濃向稀的擴散中，氫離子跑得比氯離子快得多（是同向奧），因而濃→稀方向會積累一個負→正的電場，氫離子被阻礙，氯離子被加快（總之就是「損有餘補不足」），最後當兩者同速時，電場不再累積，兩種離子快快樂樂的一起同速擴散。當然我也說了，這種效應很小，才0.03V，不能阻止電池反應的毀滅。但對於集體處女座的化學家來說（特別是電化學分析需要準確的電勢差時），這種小但是沒法確定的東西，必須去死。。。

而鹽橋的加入，因選用離子的擴散速度相近，又特別濃，所以會減少液接電勢（這是真的）。而且鹽橋中的離子確實進到了兩邊溶液里（不動，怎麼能導電？），因此鹽橋時在不斷消耗的，不用時要泡在飽和氯化鉀里。（拿出來有結晶的白色痕迹，好噁心。。。）

消除液接電勢（Liquid Junction Potential）。

有幾個答案沒把問題說清楚，我補充一下，鹽橋能降低液接電勢的關鍵在於鹽橋中的電解質，液接電勢成因在於電解質中陰陽離子遷移數的區別，而影響遷移數的因素主要是電荷、濃度還有淌度，鹽橋中電解質飽和意味著鹽橋中的電解質遷移數為1，即只有這個電解質起到導電作用，而且所用的電解質一般是陰陽離子淌度接近，通俗來說就是移動能力接近，像氯化鉀之類，才能保證液接電勢儘可能小

至於為什麼要降低液接電勢呢，因為液接電勢是一個不穩定的值，會影響測量

基本同意課代表的回答，稍稍補充點實際應用的東西～

首先看一個實驗：請問電壓讀數是多少？

很明顯，是0伏，因為兩個電極完全一樣。

再來看第二個實驗：

這時候電壓表讀數不是0伏。雖然電極材料都是銅，但是因為硫酸銅的濃度不一樣，電壓也會不同。這種原電池叫作濃差電池。

那麼濃差電池如果做成像第一張圖那樣放在一個容器里會發生什麼結果呢？兩種溶液會混合，濃度變得相等，濃差電池也廢了。

所以，在實際應用中，陽極和陰極的環境有時必須隔離開來才能發揮每個電極的最佳狀態。為了維持兩邊不同的環境，要用一個屏障來延緩溶液自由擴散，但是允許離子緩慢穿越鹽橋來完成電流迴路。

常見的鹽橋材料簡單的有木塞、多孔陶瓷，高級一點的有玻璃，離子選擇膜。

因此誠如課代表說的，像銅鋅這種Galvanic（不知如何翻譯）類的原電池，放在同一種溶液里不用鹽橋都可以成迴路。

使用鹽橋的主要目的是阻斷陰陽極的電解液相互混合。鹽橋自己會帶來電阻，這是無法避免的。

另外，因為鹽橋阻隔了兩個不同環境，兩邊也會和濃差電池一樣產生一個電壓差。所以鹽橋不是產生或消除液接電勢，而是聚集了液接電勢。

這個問題高中糾結了很久，關鍵問題是不知道鹽橋里的離子可以釋放出來。鹽橋的作用有兩個，一是作為導線形成閉合迴路，二是提供陰陽離子保持兩邊溶液電中性。
鹽橋的實質成分是瓊脂+強電解質，而瓊脂內部是疏鬆多孔的，離子可以通過孔隙進出鹽橋。以銅鋅原電池，反應液為硫酸銅、鹽橋內強電解質是氯化鉀為例，鋅失電子進入溶液、銅離子得電子析出，鹽橋內的氯離子進入硫酸鋅溶液、鉀離子進入硫酸銅溶液，從而保持兩邊溶液電中性，使反應能正常進行。
ps:中學時老師的解答是：鹽橋中的氯離子向硫酸鋅溶液端集合（未進入溶液）、鉀離子向硫酸銅溶液端集合（未進入溶液），從而達到電中性。但我提出如果突然取出鹽橋，兩邊都將達不到電中性，這不符合常識，老師未置可否。pps:中國城鄉差距還是廣泛存在，我中學是在鎮里讀的，這個問題老師曾含混不清的錯誤回答了我。

有鹽橋，鋅離子和銅離子的移動就少了（兩者的移動能力不一），主要靠鹽橋中的鉀離子和氯離子進行移動（兩者移動能力接近）從而減少了接界電勢。

電路是個迴路啊親，沒有鹽橋，鋅離子怎麼跑到另一個瓶子里的銅極上被析出呢····

簡單一說維持電池內部平衡！是電池內部離子擴散的橋樑和通道！

謝邀，鹽橋這事我只知道在原電池中沒有鹽橋就不會構成迴路。(電化學一直是我心中的痛啊，從高中到大學一直沒搞明白過，考試就靠背答案啊啊啊啊啊啊)