第4章电极过程概述ppt课件.ppt

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1、第4章电极过程概述简介：1、在原电池或者电解池中，整个电池体系的电化学反应（电池反应)过程至少包含阳极反应过程、阴极反应过程和反应物质在溶液中的传递过程(液相传质过程)等三部分。稳态进行的电池反应的每一个过程传递净电量的速度都是相等的，因而三个过程是串联进行的。但是，这三个过程又往往是在不同的区域进行着，并有不同的物质变化(或化学反应)特征，因而彼此又具有一定的独立性。正是由于这点，我们在研究一个电化学体系中的电化学反应时，能够把整个电池反应分解成单个的过程加以研究，以利于清楚地了解各个过程的特征及其在电池反应中的作用和地位。3、在电化学中，人们习惯把发生在电极／溶液界

2、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、速度及其影响因素的研究内容就称为电极过程动力学。电化学动力学的核心是电极过程动力学，我们从本章起介绍电极过程动力学的基本规律，并注意到整个电化学体系中各过程之间的相互影响。2、这种分解式研究方法存在着忽略各个过程之间相互作用的缺点，而这种相互作用常常是不可忽视的。所出，在电化学动力学的学习与研究中，一方面要着重了解各单个过程的规律，另一方面也要注意各个过程之间的相互影响、相互联系。只有把这两方而综合起来考虑，才能对电化学动力学有全面和正确的认识。4.1电极的极化现象如

3、果电极上有电流通过时，就有净反应发生，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。这种有电流通过时电极电位偏离平衡电位的现象叫做电极的极化。表4.115℃时，0.5mol/LNiSO4溶液中（pH=5）镍的阴极电位与电流密度jc之间的关系jc(mA/cm2)00.140.240.560.841.224/V0.290.540.580.610.620.630.640.654.1.1什么是电极的极化1、定义：在电化学体系中，发生电极极化时，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阴极极化

4、，向正移称为阳极极化。阳极极化时，阴极极化时，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，习惯取正值。2、过电位和极化值⑴过电位实际遇到的电极体系，在没有电流通过时，并不都是可逆电极。在电流为零时，测得的电极电位可能是可逆电极的平衡电应，也可能是不可逆电极的稳定电位。因而，又往往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)与静止电位的差值称为极化值。⑵极化值极化值得符号有规律吗？过电位与极化值有无关联？区别何在？1、有电流通过时，产生了一对新的矛盾。一方为电子的流动，它起着在电极表面积累电荷，使

5、电极电位偏离平衡状态的作用，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，使电极电位恢复平衡状态的作用，可称为去极化作用。电极性质的变化就取决于极化作用和去极化作用的对立统一。2、电子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；阳极上，由于电子流出电极的速度大，造成正电荷积累。因此，阴极电位向负移动，阳极电位则向正移动，都偏离了原来的平衡状态，产生所谓“电极的极化”现象。产生电极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的矛盾。4.1.2电极极化的原因分析所谓

6、理想极化电极就是在一定条件下，电极上不发生电极反应的电极。这种情况下，通电时不存在去极化作用，流入电极的电荷全都在电极表面不断地积累，只起到改变电极电位，即改变双电层结构的作用。所以，可根据需要，通以不同的电流密度，使电极极化到人们所需要的电位。3、一般情况下，因电子运动速度大于电极反应速度，故通电时，电极总是表现出极化现象。但是，也有两种特殊的极端情况，即理想极化电极与理想不极化电极。如果电极反应速度很大，以致于去极化与极化作用接近于平衡。有电流通过时电极电位几乎不变化，即电极不出现极化现象。这类电极就是理想不极化电极。实验表明，过电位值是随通过电极的电流密度不同而不

7、同的。一般情况下，电流密度越大，过电位绝对值也越大。为了完整而直观地表达出一个电极过程的极化性能，通常需要通过试验测定过电位或电极电位随电流密度变化的关系曲线，这种曲线就叫做极化曲线。4.1.3极化曲线1、极化曲线定义极化曲线某一点的斜率称为该电流密度下的极化度。它具有电阻的量纲，有时也被称作反应电阻。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。2、极化度假设电极反应为:按照异相化学反应速度的表示方法，电极反应速度为根据法拉第定律，电极反应速度