应用电化学-第1章new

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1、应用电化学讲课教师：邱于兵材料与环境化学研究室金属腐蚀与防护研究所化学楼710室，87543432-7102008-2009第一学期课程安排讲课：32学时时间、地点：10-12，14-18周周二，1-2节，西十二，N407周四，1-2节，西十二，N407参考教材《应用电化学》杨绮琴等编中上大学出版社《应用电化学》邝生鲁等编华中科技大学出版社《理论电化学》郭鹤桐、刘淑兰编宇航出版社主要内容第一章绪论第二章电极与电极过程概述第三章“电极/溶液”界面的构造与性质第四章不可逆电极过程第五章液相传质过程与

2、浓差极化第六章电荷转移步骤动力学与电化学极化第七章金属腐蚀与防护第八章化学电源第九章电化学工业第十章表面精饰第一章绪论1.1什么是电化学1.2应用电化学涉及的领域1.3本课程的学习要求1.1什么是电化学1.1什么是电化学1.1.1电化学的定义1.1.2电化学的发展1.1.3电化学的研究领域1.1.1电化学的定义1.1.1电化学的定义v研究物质的化学性质或化学反应与电的关系的科学。v电化学是研究电与化学变化之间的关系，即立足于物质与电流的磁、热、化学作用。v研究电能与化学能相互转化及转化过程规律的

3、科学。1.1.1电化学的定义v研究电化学平衡（热力学范畴）与电化学反应速度（动力学范畴）的科学。v研究带电界面上所发生现象的科学。v研究载流子（电子、空穴、离子）在电化学体系（特别是离子导体和电子导体的相界面及其邻近区域）中的输运和反应规律的科学。1.1.1电化学的定义如把将来的展望考虑进去，科学家提出应将电化学定义为：v控制离子、电子、量子、导体、半导体、介电体间的界面及本体溶液中荷电粒子的存在和移动的科学技术。对于电化学是什么的命题，可以说目前还没有一个确切的说法。从不同的角度可以给出不同的

4、定义。1.1.2电化学的发展1.1.2电化学的发展v电化学热力学（19世纪-20世纪初）研究平衡状态下的电化学体系，涉及的主要问题是化学能与电能之间转换的规律。（电源、电解、电合成，法拉第定律、能斯特方程、电解质溶液特性、界面结构等）1.1.2电化学的发展u意大利的解剖学家LuigiGalvani在解剖青蛙时发现，不同金属的两端接触青蛙时有电流通过，这种电流称为动物电(1791年)。u这个现象被同国的物理学家AlessandroCountVolta进行了补充实验，于1799年发明了第一个原电池，

5、1800年3月被证实为Volta电堆。这种电池称为Galvani(伽伐尼)电池，电动势的单位称为Volta(使电流流动的力)。这个电池的发明使利用电动势和电流方面的研究成为可能。1.1.2电化学的发展u1800年，英国的WilliamNicholson及SirAnthonyCarlisle做了水电解的研究工作。u1807年，SirHumphryDavy用电解制备碱金属，得到钠和钾。u1820年，丹麦的物理学家HansChristianOersted发现了电流的电磁作用，Davy的学生Althou

6、ghMichaelFarady做了补充实验，于1831年发现了电磁感应现象。这一发现使得Siemens得到启发，发明了发电机。1.1.2电化学的发展u1833年，Farady提出了著名的法拉第定律，其后与科学史学家WillamWhewell一起提出了有关电化学的术语（阴离子、阴极、阳离子、阳极、电极、电解等）。u1837年，雅可比发明电铸技术，随后用于精炼铜。u1839，Grove由电解水得到启发，发明氢氧燃料电池。u1849年，科尔贝(Kolbe)电解戊酸水溶液得到辛烷。u1859年，普兰特发

7、明了铅酸电池；1.1.2电化学的发展u1870年发明了发电机后，电解获得实际应用，出现了电解制铝、氯碱、H和O；22u1887年，阿仑尼乌斯提出电离学说。电解质溶液性质的研究。u1889年，提出能斯特方程。u1879年，提出Helmholtz固定双电层模型；1909~1913年，提出Gouy-Chapman扩散双电层模型；1924年，Stern固定扩散双电层模型；1947年，发现双电层特性吸附现象；1963年提出了具有特性吸附的双电层模型。1.1.2电化学的发展v电化学动力学-即电极过程动力学研

8、究电化学反应的速度与反应机理。l1905年Tafel方程；l1930年Butler-Volmer方程；l1933年双电层对活化过程的影响；l1932~1938年混合电位下的速度论方法；l1924年极谱方法；l1935年扩散电流方程；1.1.2电化学的发展v现代电化学从宏观概念上升到微观结构与微观动力学的概念，20世纪60年代后开始出现。如量子电化学、微观电化学等。现今电化学的研究已深入到电化学界面的原子-分子世界。v电化学的应用研究始终伴随着电化学的发展电池、电解、电合成、电分析等。v电化学与其