作为半反应平衡状态表征参数的电极电位E，可用能斯特方程表示：

　　式中E——平衡电极电位；

　　E_θ——电极体系的标准电位；

　　R——气体常数（8.314J/K·mol）；

　　T——热力学温度；

　　n——电极反应中参加反应的电子数；

　　F——法拉第常数（96487C）；

　　物质浓度乘积之比，而且浓度的方次等于它们在电极反应方程中的系数。

　　在25℃下，能斯特方程可写成：

　　负对数（见下文），即

pE=-lg[e^-] （4-37）

　　以上式（4-36）即是能斯特方程的电子活度表达式。用pE代替E并以此表示水体中氧化还原系统的平衡状态有其优越之处：①引用电子活度概念可使氧化还原平衡具有更明确的电化学含义；②一个天然水体系统其电子活度可在20多个数量级范围内变化，使用pE参数可简化数字计算。

　　E_θ与反应平衡常数K及反应自由焓变△G_θ之间存在如下关系

△G_θ=- n E_θF和 △G_θ=-RTlnK

　　根据此二式，已知E_θ、△G_θ和K三者之一，就可计得其余二者的数值。现以NO₃^-/NH₄ 半反应为例，作计算如下。

　　反应物和生成物的标准生成自由焓都可从热力学手册或附录三中查获。H 和e^-的△_fG_mθ都被确定为零。

　　反应的自由焓变为

　　根据△G_θ=-nE_θF式可计得E_θ=0.88V。又根据上列△G_θ两表达式，可推出

lgK＝npE_θ （4-38）

　　代入已知值，可计得K=7.75×10¹⁴。至此，该半反应中各组分平衡浓度间关系式可写作

　　取pE=-lg[e^-]，代入上式可得

　　此式与能斯特方程的电子活度表达式（4-36）相符，惟在此体系中电子迁移数n=1。

　　在此还应该说明：①pE与pH概念不同，pE和E间的数值的关系不是负
　　本文标题：4.5 氧化还原平衡--天然水系中的化学平衡(4)
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