《水溶液电化学》PPT课件

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1、水溶液电化学先修课程及预备知识：物理化学、冶金原理、电工学教学参考书：杨辉，应用电化学，科学出版社，2001张祖训，电化学原理和方法，科学出版社，2000查全性，电极过程动力学导论，科学出版社，2002课程安排：1水溶液电化学的基本概念和理论2水溶液电化学在材料、冶金学科中的应用幻灯片43电化学研究论文分析4电化学实验1概述1.1电化学的基本知识1.2法拉第定律1.3电化学的应用1概述1概述电化学Electrochemistry电化学：研究离子、电子、导体、半导体、介电体及本体溶液中荷电粒子的存在和移动的科学技术。或研究电与化学变化

2、之间的关系，以及化学能与电能相互转化的一门科学。1概述电化学的研究领域国际电化学学会（ISE）专业分会：Division1：ANALYTICALELECTROCHEMISTRYDivision2：BIOELECTROCHEMISTRYDivision3：ELECTROCHEMICALENERGYCONVERSIONANDSTORAGEDivision4：ELECTROCHEMICALMATERIALSSCIENCEDivision5：ELECTROCHEMICALPROCESSENGINEERINGDivision6：MOLECUL

3、ARELECTROCHEMISTRYDivision7：PHYSICALELECTROCHEMISTRYNewTopicsCommittee1概述美国电化学学会（ECS）下属部门：BATTERYCORROSIONDIELECTRICSCIENCEANDTECHNOLOGYELECTRODEPOSITIONELECTRONICSENERGYTECHNOLOGYFULLERENES,NANOTUBESANDCARBONNANOSTRUCTURESDIVISIONHIGHTEMPERATUREMATERIALSINDUSTRIALELE

4、CTROLYSISANDELECTROCHEMICALENGINEERINGLUMINESCENCEANDDISPLAYMATERIALSORGANICANDBIOLOGICALELECTROCHEMISTRYPHYSICALELECTROCHEMISTRYSENSORNEWTECHNOLOGYSUBCOMMITTEE1.1电化学的基础知识1概述1.1.1导体第一类导体：依靠电子传送电流的导体。如金属、石墨、某些金属氧化物（PbO2、Fe3O4）、金属碳化物（WC）等。第二类导体：依靠离子的移动来实现导电任务的导体。如以水或其它有机

5、物为溶剂的电解质溶液、熔融电解质和固体电解质等。金属导体电导率：106~108S（Ω-1m-1）绝缘体的电导率：10-20~10-8S半导体：10-7~105S1概述1.1.2电化学的研究对象图1-1简单的电解池右端：Cu–2e=Cu2+阳极氧化反应1概述左端：Cu2+＋2e=Cu阴极还原反应图1-1的电路接通后，与直流电源负极连接的金属铜接受了由外电路提供的电子。溶液中是离子导电，电子不能直接进入溶液传导电流。因此，由直流电源负极流入左端铜电极的电子，将在两类导体的界面上消失，即在左端铜电极与溶液界面必然发生消耗电子的过程，即发生

6、还原反应。同时，依靠着CuSO4溶液中离子的移动，得以将负电荷输送到溶液与右端铜电极的界面间。因为右端铜电极中又将是电子导电，故在溶液与右端铜电极的界面间必然存在一个产生电子的过程，即发生金属铜失去电子的氧化反应：所以说，为了使电流持续不断地通过离子导体，在两类导体界面上必然会有得电子或失电子的化学反应发生。将这种在两类导体界面间进行的有电子参加的化学反应，称为电极反应或电化学反应。1概述电化学内容主要分成三个部分：离子学----主要研究溶液或熔体中离子的行为，离子平衡、离子的动态性质（电导、迁移数、扩散、粘度等）及其相互关系；界面

7、电化学----包括双电层理论、电动现象、吸附、胶体和离子交换等；电极学----分为可逆电极过程和不可逆电极过程，前者属于热力学范畴，后者则从动力学观点研究电极过程速度和机理、电子传递反应、电化学催化和电极结晶过程等。电化学的研究对象：电子导体、离子导体、两类导体的界面及其上所发生的一切变化。1概述1.1.3电化学的发展沿革1799年Volta电池1800年Nichoson和Carlisle进行电解水的第一次尝试1826年OhmLAW问世1833年Faraday’sLAW问世1870年发电机问世1870’sHelmholtz提出双电层

8、的概念1887年电离学说（Arrhenius）1889年Nernst方程问世1905年Tafel曲线1940年以来电极过程动力学成为电化学的主要发展方向1950’s经典电化学方法蓬勃发展，全球性电化学研究队伍迅速扩大电化学这一学科的重