《电化学绪论》PPT课件

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1、同学们好电化学原理山东建筑大学材料科学与工程学院主讲教师姓名：蔡元兴单位：材料科学与工程学院联系电话：13969103665办公室：86367285E-mail：caiyuanxing@163.com第1章绪论1.1电化学科学的研究对象1.1.1实际生活中常见的三种导电回路1、电子导电回路图1.1电子导电回路X载流子：自由电子2、电解池回路图1.2电解池回路-+阳极阴极载流子：电子+离子3、原电池回路图1.3原电池回路-+X阳极阴极载流子：离子+电子1.1.2几个重要概念第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而

2、导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。1、三个回路都是导电的回路，但是导电的机理因组成回路的导体类型不同而异。在电子导电回路中，回路的各部分（除电源外）都是由第一类导体组成，因此只有一种载流子--自由电子。自由电子可以从一个相跨越相界面进入另一相而进行定向运动，在相向界面上不发生任何化学变化。1.1.3总结：2、在电解池和原电池回路中，有两类不同导体串联，第一类导体的载流子是自由电子，第二类导体的载流子

3、是离子。导电时，电荷的连续流动是依靠在两类导体界面上，两种不同载流子之间的电荷转移来实现的。这个电荷转移过程，就是在界面上发生的得失电子的化学反应。所以，在这类回路中导电过程必定伴随有物质的化学变化。3、电解池和原电池具有共同的特征，都是由两类不同导体组成的，是一种在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系，这种体系叫做电化学体系。两类导体界面上发生的氧化反应或还原反应称为电极反应。电化学体系中发生的、伴随有电荷转移的化学反应统称为电化学反应。研究电子导电相(金属、半导体)和离子导电相(溶液、熔盐、固体电解质)之间的界

4、面上所发生的各种界面反应，即伴有电现象发生的化学反应的科学。4、电化学科学定义:1.1.4电化学研究的内容第一类导体第二类导体界面结构与性质界面反应（电化学反应）动力学1.2电化学科学在实际生活中的应用阴极：碳钢网（涂有Ni涂层）阳极：金属钛网（涂有钌氧化物）；阳离子交换膜：只允许阳离子通过，阻止阴离子和空气通过；组成1.2.1电化学工业1、氯碱工业电合成，又叫电化学合成，有如下优点：以电为还原剂，不引入杂质，因而产品的纯度高；还原反应一步完成，工艺简单、产率高；设备简单，投资少。2、电合成3、电镀电镀是应用电解的方法

5、将一种金属覆盖到另一种金属表面上的过程。常用镀锌，合金镀，复合材料镀，电刷镀，化学镀。阴极阳极阴极阳极电解加工是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将工件加工成型。4、电解加工距离近，电解加工去除速度快电解精炼铜粗铜板作阳极，与直流电源正极相连；纯铜作阴极，与直流电源负极相连；用CuSO4(加一定量H2SO4)作电解液。阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：Cu-2e-=Cu2+、Zn-2e-=Zn2+,Ni-2e-=Ni2+阳极泥：含Ag、Au等贵重金属；5、电冶炼1.2.5生物电化学1.2.2化学电源1、自发电池

6、(原电池)2、化学电源1.2.3金属的腐蚀与防护1.2.4电分析化学-电导滴定，极谱法，电位滴定1.3电化学科学的发展简史1.3.1电化学的发展简史⑴伏打电池1、实验技术⑵电解水⑶法拉第定律19世纪70年代。亥姆荷莰(Helmholtz)首先提出了双电层概念；吉布斯（1873）和亥姆荷茨（1882）（电动势与热力学）；1887年阿累尼乌斯提出了电离学说；1889年能斯特提出电极电位公式；1905年塔菲尔(Thfel)提出描述电流密度和氢过电位之间的半对数经验公式-塔菲尔公式，对电化学热力学做出重大贡献；德拜和尢格尔（1

7、923-1925）（电解质导电理论）；到了20世纪40年代，苏联的弗鲁姆金学派从化学动力学角度作了大量研究工作，特别是抓住电极和溶液极化对电极反应动力学数据重现性的重大影响这一关键问题，从实验技术打开了新的局面，并在析氢过程动力学和双电层结构研究方面取得重大进展；2、理论发展1.3.2电化学发展趋势1、纳米电化学2、光谱电化学3、光电化学4、化学修饰电极和电化学传感器5、新型电化学制备技术6、量子电化学1.4电解质溶液的电导ElectrolyteConductance1.4.1电解质溶液的电导在外电场作用下，电解质溶液

8、中的离子也将从无规则的随机跃迁转变为定向流动，形成电流。电解质溶液也具有电阻R，并服从欧姆定律。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，分别称为电导和电导率。1、电导的概念2、电导和电导率的单位3、溶液的电导和电导率的测量测量溶液电阻要用(1000Hz)交流电桥，否则将改变电解质溶液的组成。AB为均匀的滑线电阻，R