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电化学发展

发布时间: 2021-08-12 12:55:44

① 电化学的形成,对电化学的形成做出贡献的最初的几位科学家

16-17世纪:早期相关研究
德国物理学家奥托·冯·格里克和他的静电起电机。
公元16世纪标志着对于电认知的开始。在16世纪50年代,英国科学家威廉·吉尔伯特花了17年时间进行磁学方面的试验,也或多或少地进行了一些电学方面的研究。吉尔伯特由于在磁学方面的开创性研究而被称为“磁学之父”,他的磁学研究为电磁学的产生和发展创造了条件。
1663年,德国物理学家奥托·冯·格里克发明了第一台静电起电机。这台机器由球形玻璃罩中的巨大硫磺球和转动硫磺球用的曲轴组成的。当摇动曲轴来转动球体的时候,衬垫与硫磺球发生摩擦产生静电。这个球体可以拆卸并可以用作电学试验的来源。
18世纪:电化学的诞生
在18世纪中叶,法国化学家夏尔·杜菲发现了两种不同的静电,他将两者分别命名为“玻璃电”和“松香电”,同种相互排斥而不同种相互吸引。杜菲因此认为电由两种不同液体组成:正电“vitreous”(“玻璃”),以及负电“resinous”(“树脂”),这便是电的双液体理论,这个理论在18世纪晚期被本杰明·富兰克林的单液体理论所否定。
1781年,法国物理学家夏尔·奥古斯丁·库仑在试图研究由英国科学家约瑟夫·普利斯特里提出的电荷相斥法则的过程中发展了静电相吸的法则。
1771年,意大利生理学家、解剖学家路易吉·伽伐尼发现蛙腿肌肉接触金属刀片时候会发生痉挛。他于1791年发表了题为“电流在肌肉运动中所起的作用”(De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius)的论文,提出在生物形态下存在的“神经电流物质”,在化学反应与电流之间架起了一座桥梁。[1]这篇论文的发表标志着电化学和电生理学的诞生。在论文中,伽伐尼认为动物体内中存在着一种与“自然”形式(如闪电)或“人工”形式(如摩擦起电)都不同的“动物电”,“动物电”通过金属探针来激活神经和有限的肌肉组织。
伽伐尼的观点得到了多数同事的认同,但是帕维亚大学的物理学家亚历山卓·伏打并不赞成“生物电流”的这个想法,并提出蛙腿肌肉在伽伐尼实验中仅起到了连接两种不同金属(托盘和刀片)的作用。
意大利物理学家亚历山卓·伏打向拿破仑展示他的电池。
[编辑]19世纪:电化学发展成为化学分支
1800年,英国化学家安东尼·卡莱尔和威廉·尼科尔森通过电解的方式成功将水分解为氢气和氧气。不久之后,德国化学家约翰·里特发现了电镀现象,同时观察到在电解过程中沉积的金属以及产生的氧气的量取决于电极之间的距离。1801年,约翰·里特观察到了热电电流并预测了由托马斯·约翰·塞贝克所发现的热电效应。
英国化学家汉弗里·戴维爵士
在19世纪初,英国物理学家、化学家威廉·海德·沃勒斯顿改进了伏打电堆。同时,英国化学家汉弗里·戴维爵士关于电解的研究得出电解反应是化学能和电能之间的相互转换的结论,随后用电解的方法得到了钠、钾等金属单质,成为发现元素单质最多的化学家。
丹麦科学家汉斯·奥斯特于1820年4月21日所发现的电流磁效应被认为是划时代的进步,随后,法国物理学家安德烈-玛丽·安培很快重现了奥斯特的试验,并且推导出了其数学公式,即安培定律。
1821年,德国物理学家托马斯·约翰·塞贝克描述了在两种不同金属接界处因温差而导致的电势差,即热电效应。
1827年,德国科学家格奥尔格·欧姆在著作《直流电路的数学研究》(Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet)中完整阐述了他的电学理论,提出了电路分析中电流、电压及电阻之间的基本关系。
1832年,迈克尔·法拉第基于其电化学试验中的发现阐述了法拉第电解定律,这个定律适用于一切电极反应的氧化还原过程,是电化学反应中的基本定量定律。1836年,约翰·费德里克·丹尼尔使用稀硫酸作电解液,解决了电池极化问题,发明了使用过程中不会产生氢气的丹尼尔电池。
1839年,威尔士科学家威廉·罗伯特·格罗夫制造出了第一个燃料电池。1846年,德国物理学家威廉·韦伯发明了电功率表。1866年,法国人雷克兰士发明了碳锌电池,这一电池后来成为世界上第一种被广泛使用的化学电池。
瑞典化学家斯凡特·奥古斯特·阿伦尼乌斯
瑞典化学家斯凡特·奥古斯特·阿伦尼乌斯在1884年出版了他的论文《电解质导电性的研究》(Recherches sur la conctibilité galvanique des électrolytes),提出了他的尚不完善的溶质电离理论。1887年,他完善了自己的电解质电离理论,并得到了公众认可。
1886年,法国人保罗·埃鲁和美国人查尔斯·霍尔分别独立的研究了电解法制备纯铝的霍尔-埃鲁法。
1894年,德国化学家威廉·奥斯特瓦尔德完成了有机酸的电导率和电离的重要研究。
德国科学家瓦尔特·能斯特在1888年提出了原电池的电动势的理论。随后他提出了能斯特方程。
1898年,德国化学家弗里茨·哈伯发现电解池中阴极电位决定还原产物的化学组成。同年他解释了硝基苯的电解还原过程。

② 应用电化学的发展趋势

(1)电抄化学阻抗(EIS)的解释

电化学阻抗谱即通过测量阻抗随正弦波频率的变化,进而分析电极过程动力学、双电层和扩散等,以研究电极材料、固体电解质、导电高分子以及腐蚀防护等机理。

现在最普遍分析EIS的方法是等效电路法,就是将电化学系统看做是一个等效电路,这个等效电路是由电阻(R)、电容(C)和电感(L)等基本元件按串并联等不同方式组合而成的。通过EIS,可以测定等效电路的构成以及元件的值,利用这些元件的电化学含义,来分析电化学系统的结构和电极过程的性质等。

然而,电化学系统是一个黑箱系统,在实际分析过程中,同一套EIS往往可以被多种等效电路进行拟合。因此,选取哪种等效电路来对自己的EIS数据进行拟合分析,这种方法可能会对EIS的解释带来很大的主观性。

③ 要考研,想知道电化学现在的发展怎么样啊,以后的发展趋势,发展空间大不大

其实上大学,考研都是在培养,说培养不如说是在找自己的兴趣所在,如果版你对一个方面有很大的兴权趣,我相信你一定会学习很好的,但是你要是没有兴趣也只是在硬着头皮学习,可能会有发展但是你的心情一定不会很好,所以考研一定要看你的兴趣在什么地方,
说了这些可能你觉得没有什么用,所以我就电化学的前景谈谈自己的一些看法,首先,我不是学电化学,我是学化学的, 你可以看看现在外面谈什么比较多,随着人们的生活水平的提高,对很多事情都有了很多的关注,但首先要以利益为主,我对电化学专业不是很清楚,但我觉得应该是在一些实体当中工作,现在对能源利用率和环境的保护很看中,如果你要是把电化学学好了 ,我认为应该有很好的前景,这是我的一些看法,如果还有什么事情可以说出来和大家探讨探讨,
祝你能考个好成绩

④ 分析电化学的发展趋势

电化学储能电站通过化学反应进行电池正负极的充电和放电,实现能量转换。传统电池技术以铅酸电池为代表,由于其对环境危害较大,已逐渐被锂离子、钠硫等性能更高、更安全环保的电池所替代。电化学储能的响应速度较快,基本不受外部条件干扰,但投资成本高、使用寿命有限,且单体容量有限。随着技术手段的不断发展,电化学储能正越来越广泛地应用到各个领域,尤其是电动汽车和电力系统中。

近年电化学储能装机规模快速发展 主要以锂电池为主

2018年是中国电化学储能发展史的分水岭。一方面是因为电化学储能累积装机功率规模首次突破GW,另一方面是因为电化学储能呈现爆发式增长,新增电化学储能装机功率规模高达612.8MW,对比2017年新增功率规模147.3MW,同比增长316%。截至2019年底,中国电化学储能市场累积装机功率规模为1709.60MW,同比增长59.4%。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国储能电站行业市场前瞻与投资规划分析报告》

⑤ 电化学是怎么诞生的

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。

⑥ 电化学是如何诞生的

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。

⑦ 电化学的发展

在1663年,德国物理学家 Otto von Guericke 创造了第一个发电机,通过在机器中的摩擦而产生静电。这个发电机将一个巨大的硫球放入玻璃球中,并固定在一棵轴上制成的。通过摇动曲轴来转动球体,当一个衬垫与转动的球发生摩擦的时候就会产生静电火花。 这个球体可以拆卸并可以用作电学试验的来源。
在17世纪中叶,法国化学家 Charles François de Cisternay Fay 发现了两种不同的静电,即同种电荷相互排斥而不同种电荷相互吸引。 Du Fay 发布说电由两种不同液体组成:vitreous (拉丁语”玻璃“),或者正电;以及resinous, 或者负电。这便是电的双液体理论,这个理论被17世纪晚期Benjamin Franklin 的单液体理论所否定。
1781年,查尔斯.奥古斯丁 库仑 (Charles-Augustin de Coulomb) 在试图研究由英国科学家Joseph Priestley 提出的电荷相斥法则的过程中发展了静电相吸的法则。
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的起源。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。
在物理化学的众多分支中,电化学是唯一以大工业为基础的学科。它的应用主要有:电解工业,其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整;环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物;化学电源;金属的防腐蚀问题,大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题;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。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的不可缺少的手段。

⑧ 电化学有哪些应用领域

电化学的应用领域:
1、电解工业,其中的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、环境保护可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、金属的防腐蚀问题,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的不可缺少的手段。
电化学(electrochemistry)作为化学的分支之一,是研究两类导体(电子导体,如金属或半导体,以及离子导体,如电解质溶液)形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换,如电解和原电池。但电化学并不局限于电能出现的化学反应,也包含其它物理化学过程,如金属的电化学腐蚀,以及电解质溶液中的金属置换反应。
利用电化学手段分离溶液中的金属离子、有机分子的方法,共分四类:

1、控制电位的电解分离法
当溶液中存在两种或两种以上的金属离子时,如果它们的还原电位相近,□例如Cu□(标准电极电位□□=+0.345伏)和Bi□(□□=0.2伏),则在电解时都会还原析出,达不到分离的目的。图1两种金属离子A和B的分解电位表示,如果控制阴极电位为□,则金属离子A可产生强度为□的电流,即可被还原;而金属离子B的电流强度极小,即几乎不能被还原,这样即可达到分离目的,并分别测定A和B。在电解过程中,阴极电位□□□是在不断变化的,□□=□式中□□为标准电极电位;□□为气体常数;□为热力学温度;□为电极过程电子转移数;□为法拉第常数;□为离子活度;□□为阴极超电压。电解时,离子浓度不断降低,□□的负值不断增加,以致B也被电解出来。为了控制阴极电位,要用图2控制电位的线路的线路随时调整外加电压。,e□是铂丝对电极,e□是参比电极(饱和甘汞电极)。选定的e□的电位(相对于e□)可从电位计V读出,电解电流从毫安计A读出,在电解过程中不断调整电阻□以保持阴极电位不变。
至于选择什么电位要看实验条件,例如在分别测定Cu□和Bi□时,由于两者电位太相近,需要在溶液中加入酒石酸,调节pH=5.8~6.0,Bi□与酒石酸生成的络合物比Cu□的稳定得多,使两者的分解电压相差得大一些,然后再加入适量的肼,以加速Cu□的还原。在这种条件下,控制阴极电位为-0.30伏,铜先电解出来,称出阴极的增重后,调节pH为4.5~5.5,控制阴极电位为-0.40伏,可将铋全部电解出来。如果溶液中还有Pb□,可将电位控制在-0.50伏,进行电解。应用此法时,后被电解的离子的浓度不能超过先被电解的离子的浓度。

2、汞阴极电解分离法
H□在汞阴极上被还原时,有很大的超电压,所以在酸性溶液中可以分离掉一些容易被还原的金属离子,使一些重金属(如铜、铅、镉、锌)沉积在汞阴极上,形成汞齐,同时保留少量不容易被还原的离子,如碱金属、碱土金属、铝、铁、镍、铬、钛、钒、钨、硅等。

3、内电解分离法
在酸性溶液中,利用金属氧化-还原电位的不同,可以组成一个内电解池,即不需要外加电压就可以进行电解。例如要从大量铅中分离微量铜,在硫酸溶液中Cu□比Pb□先还原,因此可将铅板作为一个电极,与铂电极相连,组成一个内电解池,它产生一个自发的电动势,来源于Pb的氧化和Cu□的还原。这个电动势使反应能够进行,直到电流趋近于零时,内电解池就不再作用了。内电解可以分离出微量的容易还原的金属离子,缺点是电解进行缓慢,因此应用不广。

4、电渗析法
液体中的离子或荷电质点能在电场的影响下迁移。由于离子的性质不同,迁移的速率也不同,正负电荷移动的方向也不同。当在电池的两极加上一个直流电压时,可以把一些有机物的混合物分离。如临床实验中常用此法研究蛋白质,将试样放在一个载器上,外加电场后,荷电质点沿着载器向电荷相反的电极迁移,因它们移动的速率不同而分离,一般能把血清蛋白分成五部分。改进实验技术可使浓缩斑点的宽度达到25微米左右,然后进行电渗析,可将血清蛋白分成二十个很清晰的部分。

⑨ 电化学有前途吗

我觉得选专业得看兴趣,虽然世界很现实,但不是你选了什么有前途的专业你版以后就能一帆风顺,青云直上权的,大学不过是一个学习的地方,在哪里除了专业知识你也应该学会为人处世,怎么快速适应以及提高自己的自学能力。

⑩ 电化学的前景如何

行行出状元,只要你学的好,根本不用愁工作专
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