《电极过程概述》PPT课件.ppt

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1、电化学原理第四章电极过程概述电极溶液界面上的电极反应、化学转化和电极附近液层中的传质作用等一系列变化的总和统称为电极过程。有关电极过程的历程、速度及影响因素的研究内容称为电极过程动力学。电池体系的电化学反应阳极反应过程阴极反应过程液相传质过程4.1电极的极化现象4.4.1什么是电极的极化如果电极上有电流通过，就有净反应发生，这表明电极失去了原有的平衡状态。这时，电极电位将因此而偏离平衡电位。极化就是有电流流过是引起的电势偏离其平衡值的现象。发生极化时，阴极的电极电位总是变得比平衡电位更负，阳极的电极电位总是变得比平衡电位更正。因此，电极电位偏离平衡电位向负移称为

2、阴极极化，向正移称为阳极极化。在一定的电流密度下，电极电位与平衡电位的差值称为该电流密度下的过电位，用符号η表示。η=-平η为表征电极极化程度的参数，在电极过程动力学中有重要意义。习惯上取过电位为正值，因此规定阴极极化时，ηc=平-c阳极极化时，ηa=a-平在实际遇到的电极体系中，在电流为零时，测得的电极电位可能是可逆电极的平衡电位，也可能是不可逆电极的稳定电位。把电极在没有电流通过时的电位统称为静止电位。把有电流通过时的电极电位（极化电位）与静止电位的差称为极化值，用表示。即：=-静应注意极化值与过电位之间的区别。4.1.2电极极化的原

3、因只有界面反应速度足够快，才能将电子导电带到界面的电荷及时地转移给离子导体，才不致使电荷在电极表面积累起来，造成相间电位差的变化，从而保持住未通电时的平衡状态。有电流通过时，产生一对矛盾。一方为电子的流动，它起着在电极表面积累电荷，使电极电位偏离平衡电位的作用，即极化作用。另一方是电极反应，它起着吸收电子运动所传递过来的电荷，使电极电位恢复到平衡状态的作用，可称为去极化作用。电极性质的变化取决于极化作用和去极化作用的对立统一。电子的运动速度往往是大于电极反应速度的，因而通常是极化作用占主导地位。有电流通过时，阴极上，由于电子流入电极的速度大，造成负电荷的积累；阳

4、极上，由于电子流出电极的速度大，造成正电荷的积累，因此，阳极电位向负移动，阳极电位向正移动，都偏离了原来的状态，产生所谓“电极的极化”现象。电极极化的实质是电极反应速度跟不上电子运动速度而造成的电荷在界面的积累，即产生极化现象的内在原因是电子运动速度与电极反应速度之间矛盾。电子运动速度>>电极反应速度电荷积累:负电荷负移阴极极化正电荷正移阳极极化一般情况下，电子运动速度总是大于电极反应速度，故通电时电极总是表现出极化现象。理想极化电极：电极反应速度趋于零，通电时不产生去极化作用，流入电极的电荷全部在电极表面积累，只起到改变电极电位即改变双电层的作用。理想非极化电

5、极：电极反应速度很大，以至于去极化和极化作用接近平衡，有电流通过时电极电位几乎不发生变化，即电极不出现极化现象。极化曲线：过电位(过电极电位)随电流密度变化的关系曲线。极化度：极化曲线上某一点的斜率。4.1.3极化曲线Zn在0.38MZnCl2溶液中Zn在0.38M氰化镀锌溶液中的阴极极化曲线电化学反应速度的表示方法按异相化学反应速度表示：采用电流表示：当电极反应达到稳定状态时，外电流将全部消耗于电极反应，实验测得的外电流密度值就代表了电极反应速度。设电极反应为：稳态时的极化曲线实际上反映了电极反应速度与电极电位(或过电位)之间的特征关系。极化度具有电阻的量纲，

6、有时也称为反应电阻。实际工作中，有时只需衡量某一电流密度范围内的平均极化性能，故有时不必求某一电流密度下的极化度，而多采用一定电流密度范围内的平均极化度的概念。极化度表示了某一电流密度下电极极化程度变化的趋势，因而反映了电极过程进行的难易程度。极化度大，电极极化的倾向也越大，电极反应速度的微小变化就会引起电极电位的明显变化。反之，极化度越小，则电极过程越容易进行。4.1.4极化曲线的测量方法按电极过程是否与时间因素有关，又可将测量方法分为稳态法和暂态法。稳态法是测量电极过程达到稳定状态后的电流密度与电极电位的关系。此时的电流密度与电极电位不随时间改变，外电流就代

7、表电极反应速度。暂态法是测量电极过程未达到稳态时的电流密度与电极电位的变化规律，包含着时间因素对电极过程的影响。经典恒电流法测量极化曲线原电池极化规律E超通电后，电流从阳极(负极)流入，从阴极(正极)流出，在溶液中形成一个与电动势的方向相反的欧姆降。同时电极极化的结果使两级间的电位差变小了。4.2原电池和电解池的极化现象电解池极化规律E超通电后，电流从阳极(正极)流入，从阴极(负极)流出，在溶液中形成一个与电动势的方向相同的欧姆降。同时电极极化的结果使两级间的电位差变大了。超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学

8、过程的动力学特征。把表征