电化学原理-第一章_绪论

电化学原理，FundamentalsofElectrochemistry，instructor : songmeilioffice : MSE b305 office : byappointmente-mail : song mei _ Li oo corrosioncenticenterforsurcenternetingovelalloydesinelectrochemicalindustry、绪论Introduction、电化学研究对象电化学科学的应用电化学发展历史、 第一节电化学研究对象1 .不同的导电电路、电子导电电路、电子电路、电子电路、单元、电解单元、电子导电电路、电子电路将依赖于物体内部的自由电子的取向运动而导电的电路称为电子导电电路。 载体：将自由电子、一次电池、化学能转换为电能的装置。 载体：从离子电子、电解池、外部电源供给电力，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。 载体：电子离子，一些重要的概念，第一类导体：依赖于物体内部的自由电子的取向运动而导电的物体，即载体为自由电子(或空穴)的导体称为电子导体，也称为第一类导体。 第二类导体：依赖于物体内的离子运动而导电的导体称为离子导体，也称为第二类导体。 2种导电系统：电子导电电路电子离子导体串联电路，2种导电系统的不同：电子导电电路中只流过简单的电子(空穴)的电子离子导体串联电路中的2种载流子通过电极/溶液界面的氧化还原反应传递电荷，导电过程必定伴随化学反应。 二、电化学系统的定义，电化学系统：两种导体串联构成，在电荷转移过程中伴随物质变化的系统。 电化学反应：电化学系统中发生的氧化还原反应。 电极反应：在电极/溶液界面(两种导体界面)发生的电化学反应。 阳极(anode ) :发生氧化反应电极原电池(-)电解单元(-)阴极(cathode ) :发生还原反应的电极原电池(-)电解单元(-)三.电化学研究的内容，第一类导体第二类导体界面结构和性质界面反应(电化学反应)动力学，第二节电化学科学的应用，电化学科学的工业应用， 电解式净水器电解熔融NaOH，电化学科学在电池研究领域的应用，燃料电池电路图，电动汽车中的电池工作电路图(左图为放电过程，右图为充电过程)，电化学在金属腐蚀与防护中的应用，混凝土中的钢筋腐蚀，第三节电化学发展历史， 19世纪70年代Helmholtz提出了双电层概念，1889年Nernst提出了电极电位式，1905年TAFELE提出了TAFELEl的经验式。 电化学学科的发展、电解质溶液电池、重点要求、水合概念离子间相互作用的物理模型(离子气氛模型)活性度系数概念及其计算溶液的电导率、当量电导率、迁移率概念及其影响计算溶液电导能力的因素、电解质：溶解或溶解于溶剂时形成离子、电导能力分类：根据弱电解质和强电解质电离的程度，根据缔合式和非缔合式离子在溶液中的存在形态，根据电解质和真正的电解质键的类型，离子和水分子的相互作用，水的结构特征水分子是具有不均匀混合轨道结构的强极性分子。 液体生态水是由大小不同的缔合体和自由水分子构成的缔合式液体，固体水(冰)通过氢键结合正四面体晶体。 温度上升的话，氢键被破坏，结晶分裂成大小各种各样的缔合体。 二是电离和离子水化，电解质溶于水时电离作用：形成中性原子或分子可自由移动的离子的过程两个变化。 水合作用：物质和水化合也称为水合作用，水合作用。 离子与水分子的相互作用引起水分子的取向排列，结果水层的四面体结构被破坏，离子不会裸露。离子水化对溶质的影响：离子水化减少溶液中自由分子的数量，同时增加离子体积溶质对溶剂的影响：带电离子水化破坏附近水层的四面体结构，改变相邻水分子层的介电常数。 3 .水热，在一定温度下，1mol的自由气体离子从真空进入大量水中形成无限稀溶液时的热效应叫离子水热。 水热的特点：附加性：如果知道与一种离子水热相对应的电解质水热，可以求出另一种离子水热。 不能直接测定某单一离子的水热。 四、水合膜与水合数、水合膜：离子与水分子的相互作用改变了取向方向的水分子的性质，受到该相互作用的水分子层称为水合膜。 水合膜分为原水化膜和二次水合膜。 水合数：水合膜中所含水分子的数量。 主要指原水化膜(原水化数)，但由于原水化膜和二次膜之间没有严格的边界，所以近似值即定性概念，不能进行计算和测定。 离子间的相互作用，1 .离子气氛理论是各中心离子周围存在球形对称的异电性离子气氛，离子在静电引力下的分布遵循Boltzmann定律，电荷密度与电位的关系遵循Poisson方程. 基本上在稀溶液中，假定强电解质完全电离的离子间的相互作用主要是静电引力离子形成的静电场是球形对称的(离子气氛)，各离子可视为点电荷的离子的静电能远小于离子的热动能的溶液的介电常数是纯溶剂的离子气氛模型取一个中心离子a。 热运动和静电作用的双重作用的结果，仅在与球心的距离的空间存在离子气氛电荷，将上述两个带电体相互作用的有效距离定义为离子气氛厚度(半径)。 通过、的大小可以判断中心离子和离子气氛的相互作用的大小，作为影响“相互作用”的因素，可以知道t、Ci、Zi等。二.离子缔合、离子缔合体：不同符号的离子静电键合为一体在溶液中运动。 相连的离子集团。 缔合度：表示缔合程度的物理量=缔合的离子数/离子总数缔合平衡常数：电解质溶液的活性度和活性度系数，一.溶液中的化学等温式真溶液中存在粒子间的相互作用，为了不改变式的形状，导入活性度代替浓度。 活性度：即“有效浓度”活性度系数：活性度与浓度之比反映了粒子间相互作用引起的真溶液与理想溶液的偏差。 规定：活性度等于1的状态为标准状态。 对于固形物、液状物、溶剂，该标准状态规定了它们的纯物质状态，即纯物质的活性度为1。 2 .离子活性度和电解质活性度：定义：平均活性度：平均活性度：电解质活性度：3 .离子强度定律，1921年路易斯研究了不同价型电解质实验数据后，发现电解质平均活性度系数与溶液中总离子浓度和离子电离(即离子价数)有关，与离子性无关因此，在新参数离子强度I :稀溶液的范围内，电解质活性度与离子强度的关系：上式在溶液浓度不足0.01moldm-3时有效。 电解质溶液的电迁移，一.电解质溶液电导，离子传导体与电子传导体的比较，电导：测量传导体传导能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。 符号是g，单位是S(1S=1/)。 电导率：边长为单位长度的立方体溶液所具有的电导率。 电导率的测量、原理：电导率是电阻的倒数，因此通过试验测量溶液的电阻可以求出电导率。 测量溶液的电阻时使用(1000Hz )交流电桥。 否则，电解质溶液的组成就会发生变化。 上图也称为西部桥。 AB为均匀的滑线电阻，R1为可变电阻，并联连接可变电容器，实现与电导池的阻抗平衡，e等待加入测量溶液的电导池、电阻测量。g是耳机或阴极示波器，接通电源后，移动c点使DGC线路不流过电流，使用耳机时声音最小，d、c两点的电位相等，桥接平衡。 根据几种电阻的关系可以求出测定溶液的电导率。 测定工序、电导池常数Kcell的测定：测定对象溶液Kcell=L/A两电极间距离l和镀铂黑的电极面积a无法通过实验进行测定，但通常使用电导率已知的KCl溶液注入电导池，测定电阻得到Kcell。 桥达到平衡后：并用标准KCl溶液测量电导池常数后，可以用上式计算测量溶液的电导率。 溶液电导率和离子电导率的关系是？ 实验中测量的电导率的含义是什么？ 影响溶液电导的因素是，根据电导的机理，排除了载体为离子的几何元素。 主要取决于传递电荷的离子的数量和速度。 离子数离子运动速度，离子本性：主要水合离子的半径和价数。 半径越大，价格越小，在溶液中的运动速度越小。 水溶液中的h和oh具有特殊的迁移方式，运动速度远大于一般离子。 温度：提高温度，提高离子迁移速度，增强导电能力。 溶液总浓度：浓度大，运动阻力大，速度小。 溶液粘度：粘度大，运动速度小。 浓度对电导率的影响若干电解质水溶液在293K的电导率和浓度的关系如右图所示。 当量电导(率)是指在距离为单位长度的平行平板电极之间放置含有1克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导，单位定义为-1cm2eq-1。 固定离子数的溶液体积可变，与之的关系：定义：接近界限值时，称为无限稀释溶液当量电导或界限当量电导。 离子独立迁移定律在溶液被无限稀释时可以完全忽略离子之间的相互作用，在这种情况下，离子的运动是独立的，在这种情况下，电解质溶液的当量电导等于电解质全部电离后产生的离子当量电导之和：同一离子在无限稀溶液中的极限当量电导值为二.离子迁移率、离子迁移率：单位电场强度(V/cm )下的离子迁移速度，也称为离子绝对运动速度。三.离子迁移率、离子迁移率：某离子迁移的电量在溶液中各种离子迁移的总电量中所占的比例。 或者，影响迁移数的主要原因，温度的影响，KCl溶液中的k的温度，浓度的不同引起的迁移数，共存离子的影响，共存离子对迁移数的影响， course content electrochemicalthermodynamicstheoryofelectrolleselecodepotenttityicdoublelectrochemicalkinetistheoryofporomorofo offusionprocess endelectrontranstransproceprocesofhydrogenandoxygenelectrode，CourseMaterial， textbook : principlesofelectrochemistrrydii (2the d )参考： techniquesofelectrochemicalmeasurements， course syllabus week 1: introduction week 2: theoryofelectrolyteweek3- 6: electrolechemicalthermodyn