电化学基础 第1章 绪论课件.ppt

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1、第1章绪论绪论电化学研究对象电化学科学的应用电化学发展历史电导活度§1.1电化学的研究对象三种导电回路：电子导电回路电解池回路原电池回路电子导电回路第一类导体：依靠物体内部自由电子的电子定向运动而导电的物体，也叫电子导体，如金属、合金、石墨级某些固态金属化合物。电子导电回路由第一类导体串联组成。载流子：电子×IRE+－图1.1电子导电回路电解池回路第二类导体：依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称为第二类导体。如电解质溶液、熔融态电解质和固体电解质。电解池回路由第一类导体和第二类导体串联组成。载流子：电子+离子图1.2电解池回路IE+阳极阴极R原电池将化学能转

2、化为电能的装置。载流子：离子+电子图1.3原电池回路R+阴极E阳极I电化学体系的定义电化学体系：两类导体串联组成的，在电荷转移过程中不可避免地伴随有物质变化的体系。电化学反应：在电化学体系中发生的氧化还原反应。电极反应：电极/溶液界面（两类导体界面）发生的电化学反应。阳极（anode）：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极（cathode）：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电化学的研究对象电化学体系是电化学科学的研究对象，包括三部分：第一类导体：物理学范畴第二类导体：电解质溶液理论是经典电化学的重要领域。两类导体的界面及其效应：现代电化学的主要内容。1

3、.2电化学科学在实际生活中的应用电化学工业化学电源金属的腐蚀与防护1.2.1电化学工业氯碱工业阳极：阴极：电解池的阴极区：图1.4电解NaCl原理示意图电冶金（湿法冶金）图1.5电解法制备铝的示意图电合成丙烯腈电解偶联法制己二腈。己二腈是生产尼龙-66的主要原料。电镀将需电镀的零件作为阴极，待镀的金属作为阳极，中间通过电解液相连。通过电镀可以使产品获得金属防护层或具有特种功能的表面层。电解加工将待加工零件作为阳极，刀具作为阴极，中间有电解液相连。电解加工的优点是不需要刀具或工件旋转，刀具不易磨损，特别适合韧性强的金属零件复杂型面的加工。1.2.2化学电源锌锰干电池铅蓄电池

4、锂离子电池摇椅电池（rockingchairbatteries,RCB)，锂离子在外部条件（充电或放电）作用下，往返于正负极之间。燃料电池燃料电池（FuelCell）发电是继水利、火力和核能发电之后的第四类发电技术。它是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。镍镉电池铅汞电池太阳能电池1.2.3金属的腐蚀与防护化学腐蚀：指金属在高温下与腐蚀性气体或非电解质发生单纯的化学作用而引起的破坏现象。这在金属的加工、铸造、热处理过程中经常遇到。电化学腐蚀：是由于金属与电解液发生作用，使金属表面形成原电池而引起的。这种原电池又称为腐蚀电池。图1.6混

5、凝土中钢筋的腐蚀图1.7金属电化学腐蚀示意图1.3电化学科学的发展简史和发展趋势19世纪70年代Helmholtz提出双电层的概念1889年Nernst提出电极电位公式1905年Tafel提出Tafel经验公式1.4电解质溶液的电导欧姆定律：在一定温度下，电阻R与导体的几何因素之间的关系为式中，l为导体长度；S为导体的截面积；为电阻率，单位为·cm1.4.1电解质溶液的电导在习惯上，常常用电阻和电阻率的倒数来表示溶液的导电能力。即G称为电导，单位为S（西门子）或-1称为电导率，表示边长为1cm的立方体溶液的电导，单位为S/cm，表征了溶液导电能力的强弱。电解质溶

6、液的导电机理是溶液中的离子的定向运动的结果，几何因素固定后，溶液的导电能力与以下载流子——离子的运动速度和离子浓度有关。（1）影响离子浓度的因素：电解质的浓度电离度影响电解质溶液导电能力的因素（2）影响离子运动速度的因素：离子的本性：主要是水化离子的半径和价数。半径越大，价数越小，在溶液中运动速度越小。水溶液中H+和OH-具有特殊的迁移方式，运动速度比一般离子要大的多。温度温度升高，离子运动速度增大。溶液的总浓度浓度大，运动阻力大，速度小。溶剂黏度黏度大，运动速度小。图1.620℃水溶液电导率与溶液浓度的关系当量电导（率）定义在两个相距为1cm的面积相等的平行板电极之间，

7、放置含有1克当量（equivalent)电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，以字母表示。与的关系：V表示溶液中含有1克当量溶质时的体积，单位为cm3/eq；单位为Scm2/eq。V与当量浓度cN（eq/dm3)的关系：由于V表示含有1克当量电解质的溶液体积，V越大，溶液浓度越小，故又被称为冲淡度。与cN的关系：极限当量电导0随着溶液浓度的降低，当量电导逐渐增大并趋向一个极限值0，被称为无限稀释溶液的当量电导或极限当量电导。离子独立移动定律当溶液无限稀释时，离子间的距离很大，可以完全忽略离子间的相互作用，及