物化第八章2章节
187页1、2019/6/21,物理化学电子教案第八章,2019/6/21,主要内容,8.1电化学的基本概念和法拉第定律,第八章Electrolyte Solution,8.2离子的电迁移率和迁移数,8.3电导,8.4电解质的平均活度和平均活度因子,8.5强电解质溶液理论简介,概述,电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。,主要研究电子导体- 离子导体、离子导体- 离子导体的界面现象(带电界面现象)、结构和化学过程以及与此相关现象的科学。,电化学是多学科交叉、具有重要应用背景和前景的科学,在支撑文明社会的自然科学以及能源、材料、生命、环境和信息等科学中都占有重要的地位。,一、电化学研究对象,1600 Gilbert(英) 发现摩擦生电,1791 Galvani (意大利) 发现生物电现象,1799 Volta (意大利) 发明电池,1800 Nicholson - Carlisle(英) 电解水,1807 Davy(英) 电解制碱金属,1833 Faraday(英) 电解定律,二、电化学的发展史,电化学的发展史,1923 Debey(荷兰) - Huckel(德) 离
2、子互吸理论,1879 Helmholtz (德 ) 双电层理论,1905 Tafel(德) Tafel方程,1839 Grove (en) 氢氧燃料电池,1893 Nernst(德) Nernst方程,1887 Arrhenius(瑞典) 电离学说,三、电化学的用途,电分析 生物电化学,1、界面电化学(电化学界面微观结构、电化 学界面吸附、电化学界面动力学),2、电催化与电合成,3、光电化学,4、生物电化学(生物膜的界面结构和界面电 位、生物分子电化学、生物电催化、生物 技术中的电化学技术),5、新型化学电源,四、当前电化学研究的前沿领域,研究内容,1、电解质溶液理论 2、电化学平衡 3、电极动力学 4、应用电化学,(1)基本概念,两类导体,正极、负极,阴极、阳极,原电池,电解池,(2)法拉第定律,8.1 电化学的基本概念和法拉第定律,一、电化学的基本概念 (Basic Concepts),A.自由电子作定向移动而导电,B.导电过程中导体本身不发生变化,C.温度升高,电阻也升高,D.导电总量全部由电子承担,导体(Conductor):能导电的物质,Conductor,A.正、负离子作反
3、向移动而导电,B.导电过程中有化学反应发生,C.温度升高,电阻下降,D.导电总量分别由正、负离子分担,说明:固体电解质,如 等,也属于离子导体,但它导电的机理比较复杂,导电能力不高,本章以讨论电解质水溶液为主。,原电池(Primary cell)与电解池(electrolytic cell),若外电路中联有一定电压的外加电源,电流由外加电源流入电解质溶液便发生了化学变化,电能转化为化学能的装置电解池。,若与两电极间联上电子导体后,可自发地在电极上发生化学变化,且产生电流,化学能转化为电能的装置原电池。,Names of electrodes,电势低的极称为负极。,负极(negative electrode):,电势高的极称为正极。,正极(positive electrode):,Names of electrodes,电解池, 为负极; 为正极,原电池(Daniel电池), 为负极; 为正极,Names of electrodes,发生还原作用的极称为阴极。,阴极 (Cathode),发生氧化作用的极称为阳极。,阳极:(Anode),离子迁移方向,阴离子迁向阳极 Anion Anode
4、 阳离子迁向阴极 Cation Cathode,Names of electrodes,电解池, 为阴极; 为阳极,原电池, 为阳极; 为阴极,补充,阳离子在阴极区得电子;阴离子在阳极区失电子或金属失电子。,得电子顺序:金属阳离子按金属性活动性顺序表的反方向,失电子顺序:(1)若电极为非惰性电极,金属失电子按金 属性活动性顺序表; (2)若电极为惰性电极,阴离子失电子,电解质导电机理,1.在两个电极电势差的作用下,正、负离子的定向迁移使得电流通过溶液。,2.两个电 极上分别发生氧化、还原作用而导致的电子的得失,使电流在电极与溶液界面处得以延续。,离子的定向迁移和电极反应同时进行,Conducting mechanism of electrolytes,二、Faradays Law of electrolysis,Faradays Law, 在电极界面上发生化学变化物质的量 与通入的电量成正比。, 通电于若干个电解池串联的线路中,在各个电极上发生反应的物质,其物质的量相同。*当所取的基本粒子的荷电数相同时,Faradays law,电化学中以一个单位电荷为基础指定基本单元,1.对于任意离
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