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1、 三、电化学现象普遍存在 (a) i i i为带电荷粒子 相间自发转移 (b) 相界面存在过剩电荷 界面电位差 (c) 自然界普遍存在水 电解质溶液 电化学势 Electrochemical Potential Gi = i- i + Zie0( - ) 平衡时： i + Zie0 = i + Zie0 两相间建立平衡电势 恒温恒压下荷电粒子i从相转移到相 电极（电极（Electrode)Electrode) 电极材料/电解质 Zn|Zn2+, SO42- Pt|H2,H+ Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液 电极（电极（Electrode)Electrode) 电极材料/电解质 Zn|Zn
2、2+,SO42-, Pt|H2,H+ Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液 传递电荷 氧化或还原反应 的地点 “半电池” 电极（电化学）反应电极（电化学）反应 Electrode (Electrochemical）Reaction 特殊的异相氧化还原反应 氧化和还原反应分别在不同的地点进行 电极（电化学）反应电极（电化学）反应 Electrode (Electrochemical）Reaction 特殊的异相氧化还原反应 氧化和还原反应分别在不同的地点进行 电场的强度和方向可改变反应的 活化能和速度 电化学装置(Electrochemical Device) 电池(Cell)电(化学)池 原电
3、池 (Primary Cell) 体系自发地将本身的化学能变为电能(G0) 铅酸蓄电池 (1860年-) I ee Pb2+ PbSO4 -2e Pb Pb2+ PbSO4 +2e PbO2 H2O H+ SO4=SO4= H+ 硫酸 放 电 (对外作功) 正极 负极 铅酸蓄电池 (1860年-) e e Pb2+ PbSO4 +2e Pb Pb2+ PbSO4 -2e PbO2 H2O H+ SO4=SO4= H+ 硫酸 充 电 (吸收电能) 正极 负极 正极反应 PbO2+H2SO4+2H+2e PbSO4+2H2O Red Ox 负极反应 Pb+H2SO4 PbSO4+2H+2e Ox
4、Red 电池总反应 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O (对外反应) 放电 充电 (吸收电能) 电化学装置(Electrochemical Device) 电化学装置需要满足： 至少包括一对分区进行(成对存在)的电极 反应。在电解质溶液中，不同电荷的离子 作不同方向的定向迁移。在外线路中，电 子由阳极往阴极的定向移动。 Pb2+ PbSO4 -2e e e Pb2+ PbSO4 +2e Pb PbO2 H2O H+ SO4=SO4= H+ 硫酸 正极 负极 电极的名称和过程 电 极 阳极 Anode阴极 Cathode 反 应 电解池 原电池 驱向离子 氧 化 正极、电势高
5、负极、电势低 阴离子 Anion 还 原 负极、电势低 正极、电势高 阳离子 Cation 电化学研究重点 物理化学 固态电化学 光电化学 生物电化学 结构化学 量子化学 统计力学 溶液电化学 (电解质溶液) 平衡态电化学 热力学 电极过程 界(表)面电化学 动力学 电化学基础研究 平衡态电化学 电极过程 界(表)面电化学 固态电化学 光电化学 生物电化学 应用电化学领域 电池、电解 电镀、腐蚀 电加工、电泳 电分析、传感器 . 电极的名称和过程 电 极 阳极 Anode阴极 Cathode 反 应 电解池 原电池 驱向离子 氧 化 正极、电势高 负极、电势低 阴离子 Anion 还 原 负极
6、、电势低 正极、电势高 阳离子 Cation 11-2 11-2 法拉弟定律法拉弟定律 Faraday law (1834Faraday law (1834年年) ) Q- 反应电量n-摩尔数，Z-反应电子计数量， F-法拉弟常数（1891年） 法拉弟常数 F (1891年) F = 6.0231023 电子/mol 1.60210-19 库仑/电子 = 96487 库仑/mol 96500 c /mol 法拉弟定律的几个要点 1. 电和化学反应相互作用的定量关系 F F是基本物理常数之一是基本物理常数之一 Q = nZF 法拉弟定律的几个要点 1. 电和化学反应相互作用的定量关系 2. 不受
7、电极、外界条件的影响 阴极阳极 （隋性） 银阴极银阳极 电解精炼 Cl2 Ag Fe2+ Na+ H+ Cl- OH- Ag+ H+NO3- Ag+Fe+ H+ Br+ OH- Ag+ Br2 H2 e-e- ii 阴极阴极 隋性惰性 (1) NaCl (2) AgNO3(3) FeBr3 (1) 阴极上: H+e-1/2H2气体产物 阳极上: Cl- 1/2Cl2+e- (2) 阴极上: Ag+e-Ag固体产物 阳极上: AgAg+e- (3) 阴极上: Fe3+e-Fe2+溶液产物 阳极上: Br- 1/2Br2+e- 法拉弟定律的几个要点 1. 电和化学反应相互作用的定量关系 2. 不受
8、电极、外界条件的影响 3. 适用于多个电化学装置的多个反应（串联） 阴极 阳极 银阴极银阳极 Na+ H+ Cl- OH- e- i H2 Cl2 Ag+ H+NO3- Ag+ Ag e- i Ag+ 法拉弟定律的几个要点 1. 电和化学反应相互作用的定量关系 2. 不受电极、外界条件的影响 3. 适用于多个电化学装置的多个反应（串联） 4. 适用于单个电化学装置的多个反应（并联） H+ OH- e- i H2 H+ NO3- Ag+ Ag e- i Ag+ OH- NO3- Ag+ O2 银阴极银阳极 Ag+ + e = Ag H+ + e = 1/2 H2 电流效率 （一定物质量） （一定
9、电量） 电化学研究重点 物理化学 固态电化学 光电化学 生物电化学 结构化学 量子化学 统计力学 溶液电化学 (电解质溶液) 平衡态电化学 热力学 电极过程 界(表)面电化学 动力学 如何比较、测量和认识如何比较、测量和认识 不同电解质溶液的不同电解质溶液的 导电能力导电能力 11-3. 电导、电导率、 摩尔电导率、 极限摩尔电导率 XYZXYZ X X Y Y Z X X Y Y Z Z X X Y Y Z Z X X + + Y Y + + Z Z X X Y Y Z Z 区带电泳分离过程 逆流聚焦电泳分离过程逆流聚焦电泳分离过程 （1） （2） （3） （1） （2） （3） 电子导体 离子导体 导电机制自由电子 阴、阳离子 带电粒子单一多种 带电荷量单一多种（价态） 相互作用不变变（浓度） 化学变化无有（电极反 应） 温度影响 T升高、R升高 T升高、R降低