《电化学基础课件》第1章 电解质溶液的性质和行为.ppt

电化学基础 课程的主要内容 为核心内容 第1章电解质溶液的性质和行为第2章电动势与电极电位第3章 电极与溶液界面结构与性质第4章 电极过程与电化学测试技术第5章 液相传质动力学第6章 电荷传递动力学第7章 气体电极过程第8章金属的电沉积第9章金属的阳极过程 课程基本要求 老规矩了解来龙去脉 掌握知识体系注意与前期课程内容的联系 第1章电解质溶液的性质和行为 1 1导体的分类 导体 能导电的物体电子导体 金属金属导电是在一定电场下 金属晶格中的自由电子定向流动的结果 当电流通过这类导体时 除了它本身可能发热外 不发生任何化学变化 电子导体的导电能力随着温度升高而降低 1 1导体的分类 离子导体 电解质溶液 熔融电解质依赖正 负两种离子各向相反方向迁移以运输电量 当插入电解质液体中的两电极之间存在电位差时 离子作定向运动 同时在电极上伴随有化学变化发生 只有电极反应不断进行 才能使电路中的电子不断地作定向运动而导电 由于离子迁移的速度随温度升高而加快 所以离子导体的导电能力随着温度升高而增大 1 1导体的分类 半导体 不同于上述两类导体靠电子导电或靠空穴导电其导电能力随温度升高或受光的照射而增大 1 2电解定律 法拉第在总结大量实验的基础上 于1833年得出两条基本规律 电解时 在电极上起反应的物质量与通过溶液的电量成正比 当以相同的电量分别通过含不同电解质溶液的电解槽时 在各个电极上起反应物质的量与它们的化学当量成正比 电解得到1克当量物质所需的电量叫1法拉第 以F表示 F的精确值为96484 8 但为计算方便起见 把它当作96500库仑 这是理论值 实际问题涉及电流效率 各种电量单位 库仑C安培 小时即1安培电流通过1小时所流过的电量 安培小时和法拉第F 96500库仑 之间的关系为 1安培小时 1 60 60 3600库仑安培 小时 各种电量单位 电化学当量1库仑电量通过电解槽时所得产物的毫克数称为该物质的电化学当量 C 例如银 氢的电化学当量各为1 118毫克 库仑和0 010毫克 库仑 也有用克 安培 小时来表示的 例如银的电化学当量又可表示为4 025克 安培 小时 氢的电化学当量又可表示为0 0375克 安培 小时 1 3电解质溶液的电导 比电导 1 3电解质溶液的电导 当量电导 1 3电解质溶液的电导 离子独立移动定律 1 3电解质溶液的电导 电导的测定 1 3电解质溶液的电导 离子的迁移数 1 4强电解质溶液的静电理论 强电解质溶液的离子互吸理论概述经典电离学说 假设弱电解质在溶液中 部分电离 对于强电解质 谈不上 部分解离成离子 和电离度等问题 该学说完全忽略了溶液中离子间的相互作用 无法解答强电解质在稀溶液中的 当量电导与浓度的平方根呈线性关系 这一实验事实 修正 由德拜 休格尔于1923年提出的 该理论认为强电解质在溶液中是完全电离的 但是离子之间存在着一定的静电相互作用 使离子趋向于较有规律地排列 同时离子的热运动又力图使它们均匀地分散在溶液中 结果使得离子在溶液中的分布在一定程度上近程有序 1 4强电解质溶液的静电理论 离子氛 1 4强电解质溶液的静电理论 静电理论在电解质电导问题上的应用无限稀 正确有限稀 偏差 为什么 1 4强电解质溶液的静电理论 松驰电力 在外加电场作用下 中心正离子向阴极移动 此时平衡状态下的离子氛的对称性遭到破坏 但因静电作用 离子间仍有恢复平衡重新形成离子氛的趋势 离子氛的消失和形成需要一定的时间 松驰时间 松驰时间是有限的 说明运动着的中心离子周围的氛是不对称的 对在外加电场下运动的中心离子产生一种阻力 松驰电力 它使得离子的运动速度减小 因而当量电导降低 电泳力 在外加电场作用下 中心正离子同其溶剂化分子一起向阴极移动 而其带异号电荷的离子氛则同溶剂化分子一起向阳极移动 这一运动阻滞了离子在溶液中的运动 产生附加的阻力 电泳力 它和胶体微粒在电场中运动时所受到的阻力相似 电泳力的影响也降低了离子运动的速度 因而也使当量电导降低 1 4强电解质溶液的静电理论 根据离子氛模型和静电作用理论 并考虑到上面两种因素 德拜 休格尔 翁萨格推导出强电解质的当量电导与当量浓度之间的关系式 对于1 1价型的电解质 实验验证 静电理论在强电解质活度系数上的应用 活度和活