电化学
电化学是电学与化学结合的产物,依赖于化学一定程度的发展和电流的发现。伽法尼在蛙腿实验中发现电流后,人们开始了对电的研究。物理学家伏打发明了伏打电堆,提出了接触电(金属电)的概念,认为金属都含“电流体”,但张力不同,电流体从张力高的金属流向张力低的金属,就产生了电流,电池装置中的电解质只起导电作用。
《自然哲学、化学和工艺》杂志的主编英国人尼科尔逊(W.Nichoison)看到了伏打的来信,深受启发,立即和卡利斯尔(A.Carlse)运用伏打电堆研究水的分解反应。1800年5月2日,他们用导线连接作为电池的两极的媒介物,将导线浸在水中,不久在导线上析出了氧和氢。电解水产生氢和氧,与以化学方法分解水的产物相同,于是他们断定电池中发生了化学反应。从此,科学家开始利用电流研究化学,一门新学科——电化学产生了。
英国的戴维用电解法分离出钾、钠等单质,并对电解过程进行定量研究,发现电池的电动势与电解析出物质量成正比。法拉第发现了电解定律,提供了电量与化学反应量间的定量关系。他说“化学作用就是电,电就是化学作用”。尽管如此,当时人们对电与化学关系的本质并不了解,不明白是化学作用产生了电流。戴维、贝采里乌斯等仍沿用伏打的接触说,认为是金属产生了电流。
随着弱、强电解质电离理论的产生和电子的发现,电与化学之间的关系日益明确,人们认识到电池阴极上的金属失去电子变成正离子进入溶液,而阳极上的金属得到电子,从而使化学能转化为电能。
对电学与化学关系的正确理解促进了电化学的进一步发展,也再次证明了能量守恒与转化定律的正确性。
② 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。
③ 电化学原理
1、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。
2、原电池的电极的判断
负极:电子流出的一极;发生氧化反应的一极;活泼性较强金属的一极。
正极:电子流入的一极;发生还原反应的一极;相对不活泼的金属或其它导体的一极。
在原电池中,外电路为电子导电,电解质溶液中为离子导电。
(3)电化学扩展阅读:
一、组成原电池的基本条件
1、将两种活泼性不同的金属(即一种是活泼金属一种是不活泼金属),或着一种金属与石墨(Pt和石墨为惰性电极,即本身不会得失电子)等惰性电极插入电解质溶液中。
2、用导线连接后插入电解质溶液中,形成闭合回路。
3、要发生自发的氧化还原反应。
二、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。
④ 电化学和医学
现在广泛使用的糖尿病检测器,就是将血糖信号,转变成电信号,所以想现在普通百姓也可以在家自己检测血糖啦,而且价格非常低廉,使用非常方便。有时中药也采用电渗析的方法,将中药导入体内,用于治疗腰疼腿疼等。
更专业的应用,我说不好了,但是电化学是化学中最好的方向,因为可以将化学信号转变为电信号,便于电脑处理。
现在医疗技术发展迅速,电化学必然在医疗行业有广泛的应用。只是需要跟一个确实有实力的导师才行。
我只是介绍,不是太精通。
⑤ 化学腐蚀和电化学腐蚀什么区别
一、定义不同
化学腐蚀:是指金属材料在干燥气体和非电解质溶液中发生化学反应生成化合物的过程中没有电化学反应的腐蚀。
电化学腐蚀:就是金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。
二、原理不同
化学腐蚀原理:是由于金属表面与环境介质发生化学作用而引起的腐蚀。当金属与非电解质相接触时,非电解质中的分子被金属表面所吸附,并分解为原子后与金属原子化合,生成腐蚀产物。
电化学腐蚀原理:当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中,金属表面会形成一种微电池,也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极,不叫正、负极)。阳极上发生氧化反应,使阳极发生溶解,阴极上发生还原反应,一般只起传递电子的作用。
(5)电化学扩展阅读:
防止电化学腐蚀的方法:
1、覆盖层保护:是用耐蚀性能良好的金属或非金属材料覆盖在耐蚀性能较差的材料表面,把基体材料与腐蚀介质隔开,以达到控制腐蚀的目的。
2、电化学保护:分为阴极保护和阳极保护两种。
阴极保护是将被保护的金属与外加电流电源的负极相连,在金属表面通入足够的阴极电流,使金属的电位变负,从而使金属溶解速度减小的一种保护方法。
阳极保护是将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连,在电解质溶液中,使金属构件阳极极化至一定电位,使其建立并维持稳定的钝态,从而阳极溶解受到抑制,腐蚀速度降低,使设备得到保护。
3、缓蚀剂保护:是通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀的物质使金属得到保护的方法。
⑥ 电化学窗口
通俗地讲,就是电解质、电极本身的电流很小的电压范围,在这个范围内呢,如果研究对象有氧化还原反应的话,很容易出峰,,,直接贴个图吧,可以很明显地看出来电化学窗口的范围和影响因素。。。就拿中间绿色那组,电极对电化学窗口的影响来说,由于铂的析氢电位很低,因此,在水溶液里,一旦电位低于-0.66V,马上在电极表面发生析氢还原,那么电流就急剧增加,这样的大背景下,哪怕研究对象有还原峰,也看不出来了。而汞电极呢,析氢电位高,所以,在-1.0V甚至更低的时候,研究对象的还原峰还是能显现出来。
参考文献J. Chem. Ec. 2018, 95, 197-206
如果上述解释有问题,欢迎交流。
⑦ 高中电化学
高中化学是高中最重要的一门科目之一,为了更好的学习化学,去归纳一些高中化学知识吧!下面就让学习啦小编给大家分享一些高中电化学必备知识点归纳吧,希望能对你有帮助!
高中电化学必备知识点归纳篇一
1、利用原电池原理进行金属的电化学防护
(1)、牺牲阳极的阴极保护法
原理:原电池反应中,负极被腐蚀,正极不变化
应用:在被保护的钢铁设备上装上若干锌块,腐蚀锌块保护钢铁设备
负极:锌块被腐蚀;正极:钢铁设备被保护
(2)、外加电流的阴极保护法
原理:通电,使钢铁设备上积累大量电子,使金属原电池反应产生的电流不能输送,从而防止金属被腐蚀
应用:把被保护的钢铁设备作为阴极,惰性电极作为辅助阳极,均存在于电解质溶液中,
接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累,抑制了钢铁失去电子的反应。
2、改变金属结构:把金属制成防腐的合金
3、把金属与腐蚀性试剂隔开:电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等
(3)金属腐蚀的分类:
化学腐蚀— 金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
电化学腐蚀—金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
高中电化学必备知识点归纳篇二
金属的电化学腐蚀
(1)金属腐蚀内容:
析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出
①条件:潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体) ②电极反应:负极: Fe – 2e- = Fe2+
正极: 2H+ + 2e- = H2
总式:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2
吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气
①条件:中性或弱酸 ......
⑧ 电化学...
电流驱动离子力是什么鬼?
电流传递能量理论上是一个无限增大的,
而化学键键和力是一种固定值。
当电流提供的能量超过固定值,键被打开。
⑨ 电化学型
矿物以电化学溶解为主。这种类型的矿体埋藏有一定深度。其地电异常对寻找深部隐伏矿体有着重要的意义。地电提取是提取可溶性离子,它的来源有如下几部分:其一是早已形成的离子晕中的离子,这部分离子的多少,主要取决于矿物的电化学溶解,众所周知矿物电化学溶解顺序由矿物稳定电位大小而定,多种矿物共存组成电池时,闪锌矿先溶解,其次是方铅矿,再后是黄铜矿,这样Zn2+多于Pb2+,而Pb2+多于Cu2+,一般来说,这部分离子晕决定着地电提取量;其二是矿物在外电场作用下溶解而形成的离子;其三是在外电场作用下,元素在土壤中从不溶相态转化为可溶性离子,各元素的转变又不一样,铜多于铅。地电提取量的多少,除受这三个因素影响外,还受其他很多因素制约,因此,各元素地电提取异常值的大小没有一个固定模式。总的来说,这类地电提取异常曲线的特征是:①同一矿体中,这几种矿物同时存在时,不管矿物量多少,Cu、Pb和Zn地电提取量基本在同一数量级,相互间相差不会很大;②在多数情况下,Zn地电提取异常值要大于Pb,但这并不是绝对的,因为有一变种闪锌矿的导电能力很差,故电化学溶解也差,离子晕中的离子量相对较小,在这种情况下,Zn的地电提取量就比较少,Cu的异常值变化比较大[地电提取异常值大小顺序可能出现下列几种情况,即Zn>Pb>Cu,Zn>Cu>Pb,Cu>Zn>Pb;根据这个规律,在含有铅锌矿物的铜矿体中Cu的地电异常值不一定都高于Zn,找矿工作中要特别注意,江西列石山铜矿就是一例(图7-2),其Cu的地电提取异常值为70×10-6,比Zn的地电提取异常值(170×10-6)低];③如矿体有几种成矿矿物共存时,各元素地电提取曲线之间可出现同步变化、基本同步变化及不同步变化三种情况。同步变化反映出矿体中各矿物分布基本上是均匀的,如Cu、Pb,Zn、Sn和Ni等元素在电化学溶解后,多以可迁移的离子存在于围岩溶液中。这些离子的淌度,大致在同一数量级。尽管其含量各有差异,但在地电场等作用下形成离子晕的过程中是同步变化的。我们认为每一矿体都有一个完整的离子晕,如在垂直分布上有多个矿体存在,也会形成一个完整、均匀的离子晕,这时Cu、Pb、Zn等元素的地电提取异常曲线必然是同步变化的。如前图6 22,广东一六钨矿的地电提取剖面图。金属矿物有白钨矿、褐铁矿、黄铁矿、闪锌矿和方铅矿等。有两组隐伏矿体,它们形成两个完整的离子晕,因此Cu、Pb、Zn和Sn的地电提取曲线为两个同步变化的异常。如水平分布上有多个矿体在相隔不远的地方存在时,单个矿体离子晕之间可互相重叠。当各矿体中各矿物组成不同时,重叠后形成的混合离子晕中,各元素分布必然更不均匀。各元素地电提取异常曲线的变化会出现杂乱无章、毫无规律的现象。如前图6-23是个典型例子。它是一个砷多金属矿,有多条矿脉,各矿体的矿物组成是不均匀的。加之矿脉相距很近,在各矿脉离子晕重叠后组成的混合离子晕中,Zn、Pb分布是不均匀的,因此,两条地电提取异常曲线不是同步或基本同步变化。还有一种情况,各元素地电提取异常曲线的变化是同步或基本同步,但有一种(或几种)元素的异常值显得特别低。这可能是在垂直方向上分布着多个矿体,反映出元素异常值较高的矿体埋藏较浅,异常值低的则埋藏较深。见图7-3该剖面垂直分布两组矿体,上层为铅锌矿,矿体顶部埋深为80m,Pb和Zn 的最高地电异常值均为1000×10-6左右。铜矿体为下层,顶部埋深200m,其地电异常值约为60×10-6,Pb和Zn的地电提取异常曲线变化是同步的,而Cu与Pb和Zn的提取异常曲线变化是基本不同步的。
图7-2 江西列石山铜矿地电提取异常剖面图
(据费锡铨,1992)
E2h—老第三系;S2—中志留统;D3s—上志留统佘田桥组;γσπ—花岗闪长斑岩;BN—断裂破碎带;SiN—硫化带;Cuγδπ—含铜花岗闪长斑岩;Cu—矿体
⑩ 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。