电化学定义
属于电化学范畴的化学反应。
电化学是边缘学科,是多领域的跨学科。对“电化学”,古老的定版义认为它是“研权究物质的化学性质或化学反应与电的关系的科学”。以后Bockris下了定义,认为是“研究带电界面上所发生现象的科学”。当代电化学领域已经比Bockris定义的范围又拓宽了许多。实际上还有学者认为电化学领域更宽。如日本的学者小泽昭弥则认为,电化学涵盖了电子、离子和量子的流动现象的所有领域,它横跨了理学和工学两大方面,从而可将光化学、磁学、电子学等收入版图之中。若从宏观和微观两个角度来理解的话,可以认为,宏观电化学是研究电子、离子和量子的流动现象的科学。微观电化学还可以有广义的和狭义之分,广义的微观电化学是“研究物质的带电界面上所发生现象的科学”,而狭义的微观电化学则是“研究物质的化学性质或化学反应与电的关系的科学”。
Ⅱ 几个电化学的名词解释
原电池:是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池,是电化电池的一种,其电化反应不能逆转,即是只能将化学能转换为电能.
电解池:借助于电流引起氧化还原反应的装置,也就是把电能转变为化学能的装置.
电池电动势:单位正电荷从电池的负极到正极由非静电力所作的功.
电极电位:金属浸于电解质溶液中,显示出电的效应,即金属的表面与溶液间产生电位差,这种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位.
Ⅲ 电化学方法原理和应用
电化学(Electrochemistry)是研究电和化学反应相互关系的科学,即研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现(如氧通过无声放电管转变为臭氧),二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。由于放电化学有了专门的名称,因而,电化学往往专门指“电池的科学”。 电化学如今已形成了合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等多个分支。电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域获得了广泛的应用。电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。
在物理化学众多分支中,电化学是唯一以大工业为基础的学科。其应用分为以下几个方面:①电解工业:其中氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业、耐纶66的中间单体己二腈是通过电解合成的;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;②机械工业:要用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整;③环境保护:用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物;④化学电源;⑤金属防腐蚀:大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题;⑥许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理;⑦应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法,已成为实验室和工业监控不可缺少的手段。现在电化学热点问题多,如电化学工业、电化学传感器、金属腐蚀、生物电化学、化学电源等。
一、电化学两种原理
原电池是将化学能转变成电能的装置。根据定义,普通的干电池、燃料电池等都可以称为原电池。原电池,与蓄电池相对,又称非蓄电池,是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子流动,产生电流,是电化电池的一种,其电化反应不能逆转,只能将化学能转换为电能,简单来讲就是不能重新储存电力。原电池工作原理:原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。
电解池是将电能转化为化学能的装置。电解是使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
二、电化学的发展
电学最早起源于静电起电,1791年伽伐尼发表了金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象,一般认为这是电化学起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基础上发明了用不同的金属片夹湿纸组成的“电堆”,即现今所谓“伏打堆”,这是化学电源的雏型。在直流电机发明以前,各种化学电源是唯一能提供恒稳电流的电源。1834年法拉第电解定律的发现为电化学奠定了定量基础。
19世纪下半叶,赫尔姆霍兹和吉布斯的工作,赋于电池的“起电力”(今称“电动势”)以明确的热力学含义;1889年能斯特用热力学导出了参与电极反应的物质浓度与电极电势的关系,即著名的能斯脱公式;1923年德拜和休克尔提出了人们普遍接受的强电解质稀溶液静电理论,大大促进了电化学在理论探讨和实验方法方面的发展。
20世纪40年代以后,电化学暂态技术的应用和发展、电化学方法与光学和表面技术的联用,使人们可以研究快速和复杂的电极反应,可提供电极界面上分子的信息。电化学一直是物理化学中比较活跃的分支学科,它的发展与固体物理、催化、生命科学等学科的发展相互促进、相互渗透。
三、电化学研究内容
电池由两个电极和电极之间的电解质构成,因而电化学的研究内容应包括两个方面:一是电解质的研究,即电解质学,其中包括电解质的导电性质、离子的传输性质、参与反应离子的平衡性质等,其中电解质溶液的物理化学研究常称作电解质溶液理论;另一方面是电极的研究,即电极学,其中包括电极的平衡性质和通电后的极化性质,也就是电极和电解质界面上的电化学行为。电解质学和电极学的研究都会涉及到化学热力学、化学动力学和物质结构。
四、电化学分析方法
电化学分析法(electrochemical analysis)也称电分析化学法,是基于物质在溶液中的电化学性质基础上的一类仪器分析方法,由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域,仪器分析法始于1922年捷克化学家 J.海洛夫斯基建立极谱法。通常将试液作为化学电池的一个组成部分,根据该电池的某种电参数(如电阻、电导、电位、电流、电量或电流-电压曲线等)与被测物质的浓度之间存在一定的关系而进行测定的方法。
电分析化学是利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学,它是电化学和分析化学学科的重要组成部分,与其它学科,如物理学、电子学、计算机科学、材料科学以及生物学等有着密切的关系。电分析化学已经建立了比较完整的理论体系。电分析化学既是现代分析化学的一个重要分支,又是一门表面科学,在研究表面现象和相界面过程中发挥着越来越重要的作用。
电化学分析法是应用电化学原理和技术,利用化学电池内被分析溶液的组成及含量与其电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法,其操作方便。许多电化学分析法既可定性,又可定量;既能分析有机物,又能分析无机物,并且许多方法便于自动化,在生产等各个领域有着广泛的应用。
Ⅳ 几个电化学的名词解释,原电池,电解池,电池电动势
想从氧化还原反应(Rection-oxidation reaction)中获得集中的电流,就得想办法把氧化反应和还原反应分离开来,再以恰当的方式将两个区域相沟通。让锌棒和铜棒平行插入稀硫酸中,然后把电流表串联在两根金属棒之间,是其中一个办法。
这实验发现,装置中电流表的指针偏转,且铜棒上有气泡冒出;这说明,我们通过这种装置将化学能转化成了电能。我们将类似的装置称之为原电池(primary battery)。
原电池的电流会在短时间内衰减,这是由于有部分还原反应直接在负极进行,而发生了能量损耗之故。为了解决这个问题,我们可以引入盐桥将两个半反应进一步分离,使之不互相干扰。盐桥(Salt bridge)是填充了琼脂的U型玻璃管,琼脂里浸着电解质溶液。
二次电池可以通过充电来恢复放电时消耗掉的反应物;实际上,二次电池就相当于一个电解池(electrolytic cell)。如果已做过电解水的实验,就已经接触过电解池了。
电解质在水溶液中会电离出阴阳离子,这些离子在外加电场的作用下会受到库仑力(Coulomb force)的作用,从而定向移动到电极处并发生氧化还原反应。这种过程就叫做电解(electrolysis),发生或 用于进行电解反应的装置就叫做电解池。
此外,电池的电动势可定义为通过电池的电流趋于零时,两极间电位差(或称电势差)的极限值。
Ⅳ 求高中化学 电化学部分知识点总结 谢谢
装置特点:化学能转化为电能。
①、两个活泼性不同的电极;
形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应);
原 ③、形成闭合回路(或在溶液中接触)
电 负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。
池 基本概念: 正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。
原 电极反应方程式:电极反应、总反应。
理
氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应
反应原理:Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=2H2↑
电解质溶液
电极反应: 负极(锌筒)Zn-2e-=Zn2+
正极(石墨)2NH4++2e-=2NH3+H2↑
①、普通锌——锰干电池 总反应:Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑
干电池: 电解质溶液:糊状的NH4Cl
特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液
②、碱性锌——锰干电池 电极:负极由锌改锌粉(反应面积增大,放电电流增加);
电解液:由中性变为碱性(离子导电性好)。
正极(PbO2) PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O
负极(Pb) Pb+SO42--2e-=PbSO4
铅蓄电池:总反应:PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
电解液:1.25g/cm3~1.28g/cm3的H2SO4 溶液
蓄电池 特点:电压稳定。
Ⅰ、镍——镉(Ni——Cd)可充电电池;
其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
Ⅱ、银锌蓄电池
锂电池
①、燃料电池与普通电池的区别
不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时
燃料 电极反应产物不断排出电池。
电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。
负极:2H2+2OH--4e-=4H2O ;正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
③、氢氧燃料电池: 总反应:O2 +2H2 =2H2O
特点:转化率高,持续使用,无污染。
废旧电池的危害:旧电池中含有重金属(Hg2+)酸碱等物质;回收金属,防止污染。
腐蚀概念:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
概述: 腐蚀危害:
腐蚀的本质:M-ne-→Mn+(氧化反应)
分类: 化学腐蚀(金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀)、电化腐蚀
定义:因发生原电池反应,而使金属腐蚀的形式。
负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+;正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH-
电化 吸氧腐蚀: 总反应:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2
腐蚀 后继反应:4Fe(OH)2 +O2 +2H2O =4Fe(OH)3
钢铁的腐蚀: 2Fe(OH)3 Fe2O3 +3H2O
负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+;
析氢腐蚀: 正极(C):2H++2e-=H2↑
总反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑
影响腐蚀的因素:金属本性、介质。
金属的防护: ①、改变金属的内部组织结构;
保护方法:②、在金属表面覆盖保护层;
③、电化学保护法(牺牲阳极的阴极保护法)
定义:使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。
装置特点:电能转化为化学能。
①、与电源本连的两个电极;
形成条件 ②、电解质溶液(或熔化的电解质)
③、形成闭合回路。
电极 阳极:与直流电源正极相连的叫阳极。
概念 阴极:与直流电源负极相连的叫阴极。
电极反应:
原理:谁还原性或氧化性强谁先放电(发生氧化还原反应)
离子放电顺序: 阳极:阴离子还原性 S2->I->Br->Cl->OH->SO42-(含氧酸根)>F-
阴极:阳离子氧化性 Ag+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+
电子流向 e- e-
氧化反应 阳极 阴极 还原反应
反应原理:4OH--4e-=2H2O +O2 Cu2++2e-=Cu
电解质溶液
电解结果:在两极上有新物质生成。
总反应:2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
粗铜板作阳极,与直流电源正极相连;
①、装置 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
电解精炼铜 阳极:Cu-2e-=Cu2+、Zn-2e-=Zn2+
②、原理: Ni-2e-=Ni2+
阳极泥:含Ag、Au等贵重金属;
电解液:溶液中CuSO4浓度基本不变
③、电解铜的特点:纯度高、导电性好。
①、概念:利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。
将待镀金属与电源负极相连作阴极;
②、方法:镀层金属与电源正极相连作阳极;
电镀: 用含镀层金属离子的电解质溶液配成电镀液。
③、原理:阳极 Cu-2e-=Cu2+ ;Cu2++2e-=Cu
④、装置:
⑤、电镀工业:镀件预处理→电镀液添加剂→
装置:(如图)
现象 ①、阴极上有气泡;②、阳极有刺激性气体产,能使湿润的淀粉KI变蓝;
电解食盐水 ③、阴极区附近溶液变红,有碱生成
原理: 通电前: NaCl =Na++Cl- H2O H++OH-
原理 阴极(Fe):Na+,H+移向阴极;2H++2e-=H2↑(还原反应)
通电后:阳极(C):Cl-、OH-移向阳极;2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)
总反应:2NaCl +2H2O 2NaOH +Cl2↑+H2↑
阳极、阴极、离子交换膜、电解槽、导电铜棒等
①、组成:阳极:金属钛网(涂有钌氧化物);阴极:碳钢网(涂有Ni涂层)
阳离子交换膜:只允许阳离子通过,阻止阴离子和空气通过;
②、装置:
离子交换膜
法制烧碱:
Ⅵ 电化学的宏观定义和微观定义
观就是肉眼能够看到的东西、电子,微观就是肉眼看不到的。锌与盐酸反应放出氢气、质子、中子、原子,但从微观看,再结合为氢气分子,属于宏观可以看到的、原子核,是锌原子与盐酸电离的氢离子交换了电子、原子团等都属于微观粒子,生成氢原子,电解质在溶液中电离出离子也属于微观领域。元素是宏观概念,原子是微观概念,如分子
Ⅶ 电化学的定义是什么
研究电子导电相和离子导电相之间的界面上所发生的各种界面效应,即伴有电现象发生的化学反应。
Ⅷ 谈谈对电化学技术的理解
电化学反应是属于电化学范畴的化学反应。 电化学是有关电与化学变化关系的一个化学分支。电化学是边缘学科,是多领域的跨学科。对“电化学”,古老的定义认为它是“研究物质的化学性质或化学反应与电的关系的科学”。以后Bockris下了定义,认为是“研究带电界面上所发生现象的科学”。电化学反应过程中常伴随着电极表面析氢、析氧和析氯的电极反应,这些析出的气体会以气泡形式吸附于电极表面,从而造成电极活性面积减少、电极表面电位和电流密度的微观分布不均,产生电极极化。
Ⅸ 什么是有机化学与电化学
什么是有机化学与电化学
有机化学 又称为碳化合物的化学,是研究有机化合物的结构、性质、制备的学科,是化学中极重要的一个分支.含碳化合物被称为有机化合物是因为以往的化学家们认为含碳物质一定要由生物(有机体)才能制造;然而在1828年的时候,德国化学家弗里德里希·维勒,在实验室中成功合成尿素(一种生物分子),自此以后有机化学便脱离传统所定义的范围,扩大为含碳物质的化学.
Ⅹ 电化学的宏观定义
电化学的宏观定义
在化学上,宏观只讲组成,不讲个数,而微观组成,又讲个数。举个例子,水(H2O),宏观是讲,水是由氢元素和氧元素组成的,微观是讲,一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。