电解质溶液电化学绪论1

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1、第7章电解质溶液§7.0电化学绪论一、电化学定义电化学是关于电子导电相（金属）与离子导电相（电解质及其溶液）之间的界面上所发生的界面效应（微观），是关于电能与化学能相互转变的科学（宏观）。对这一概念的涵义，在学了电化学的全部内容后可以有一个较深刻的理解。在日常生活实践中，电化学现象经常遇到。例：i）电解水，阳极O2，阴极H2，（钢瓶氢气的制备）电能化学ii）金属的电化学腐蚀（最主要的金属腐蚀），金属生锈与防锈。iii）常用的干电池，化学能电能二、电化学发展回顾电化学是一门既古老又活跃的学科，已有200

2、多年历史；回顾电化学发展史上的有贡献的人物和理论：1799年，意大利人，伏打(Volta)堆电池”世上最早的电池：1834年，英国人，“FaradaysLaw”定量化地研究电化学现象，并第一次明确提出了：“电解质”（electrolyte）“电极”（electrode）“阳极”（anode）“阴极”（cathode）“阴离子”（anion）“阳离子”（cation）等概念1887年，Arrhenius弱电解质溶液部分电离理论，引入电离度概念。1923年，Debye-Hückel强电解质的静电作用理论，

3、较成功地阐述了电解液的性质。1889年，Nernst方程建立，建立了电能-化学能的联系，可用电化学方法测定平衡热力学函数。1905年，Tafel公式：=a+blni，定量给出不可逆过程的“过电位”概念。1922年，捷克人，海洛夫斯基的极谱电化学分析（电化学方法，离子微量分析）电分析方法。二十世纪前叶，电化学学科发展出现滞缓，其主要原因是用“平衡体系”考虑不可逆的电化学过程，亦即过多依赖于Nernst方程（用于平衡热力学体系）。直到1950年代后，电化学中的动力学问题才得到重视。新材料、新体系、新方法的利用

4、，对电化学的发展作用越来越大。电化学发展趋势i）向交叉领域发展:有机电化学、生物电化学、光谱电化学、量子电化学等等。ii）向微观发展:从原子、分子水平上研究电化学体系。并进一步向上拓宽至纳米尺度，向下拓宽至单分子(单原子)水平纳米电化学的兴起。这可能是解决电化学学科中一些长期未决的基本科学问题的关键。例如：随着纳米结构材料的引进，相关的新概念、新理论和新技术大大充实了半导体光电化学研究内容；而纳米结构半导体材料在太阳能光电转换、光电化学合成等领域有十分巨大的应用潜力。三、电化学应用电化学是物理化学学科中应用

5、最广的分支之一。1.电解、电镀电解：①有色、稀有金属的冶炼、精炼—金属冶炼，如Al、Mg、K矿的冶炼（铝土矿，电解法冶炼金属Al），粗Cu、Pb、Zn的精炼。②化工原料的制备（化工制烧碱）：电镀工艺：可增加物件“外观光泽”与“防腐”，如镀铬、镀银、镀金等。2.电源日常生活中：汽车蓄电池；干电池；Ni-Cd充电电池；Ag-Zn钮扣电池；锂离子电池；…航天宇宙飞船上用：燃料电池，如：H2+½O2→H2O（无污染废弃物）光化学电池3.有机合成电化学方法生产尼龙(织物)、合成激素类药物等。4.生物学过程研究生物运动，

6、如肌肉、人脑对肌体的信息传递等均可能涉及到电化学的机理（把复杂运动分解到包含电化学运动在内的简单运动形式）。5.金属防腐据报道，全世界每年约有年产量30%的钢铁遭腐蚀（主要是电化学腐蚀），我国每年因材料腐蚀破坏造成的经济损失高达数千亿元。材料腐蚀破坏还涉及环境、资源、人身安全、可持续发展等重大的国计民生问题。金属的防腐通常采用电化学保护法（阴极保护法、阳极保护法等）。6.电化学分析极谱分析：利用电位~[MZ+]关系，可测定1010~1011M（痕量分析）的离子浓度；具有易普及（价格便宜）、快速简便的特点。

7、缺点：易造成汞污染！四、参考书1.黄子卿，北京大学，“电解质溶液理论导论”，科学出版社（修订版）2.查全性，武汉大学，“电极过程动力学导论”，科学出版社3.高晓霞，北京大学，“电分析化学”4.杨文治，“电化学基础”电化学教学从内容划分成三部分：电解质溶液、电化热力学、电化动力学。§7.1法拉第（Faraday）定律一、电化学中主要考虑的两类导体1.电子导体：只传递电子而不发生化学反应，如金属导体。特点：T↗，R↗（原子热运动加剧阻碍电子的定向运动）2.离子导体：在溶液内部通过离子定向迁移来导电；在电极与溶液界

8、面处则依靠电极上的氧化-还原反应得失电子来导电。特点：T↗，R↘（粘度↘，离子运动↗，离子水化作用↘）二、关于电极的一些基本规定1.按电极电位的高低分：电位高者为正极；电位低者为负极。并规定外电路中电流方向：正极→负极2.按电极反应分：发生氧化反应者为阳极；发生还原反应者为阴极。3.一般地，对原电池的电极称正极或负极；对电解池的电极称阳极或阴极。例如：原电池左电极：H2发生氧化反应H22e→2H+